Amerika Syarikat Perlu Menang Perlumbaan Komputer Kuantum. Sejarah Menunjukkan Cara Untuk Berbuat Demikian

(SeaPRwire) –   Pada tahun 1981, ahli fizik Richard Feynman pertama kali meramalkan penciptaan komputer kuantum yang memanfaatkan prinsip fizik kuantum untuk memproses pengiraan yang akan mengambil beribu-ribu tahun bagi komputer standard untuk mengira. Selama empat dekad berikutnya, bagaimanapun, penyelidikan gagal maju dengan ketara cukup untuk mesin-mesin itu mempunyai banyak kesan terhadap masyarakat.

Tetapi terobosan pada tahun 2023 menandakan bahawa komputer kuantum telah memulakan zaman baru, satu zaman yang mungkin melepaskan revolusi teknologi penuh peluang—beberapa baik dan beberapa buruk. Di sisi positif, komputer kuantum mungkin membawa kepada pembangunan dadah-dadah baru untuk melawan kanser. Di sisi negatif bagaimanapun, ia boleh memecahkan enkripsi yang kita gunakan beberapa kali sehari untuk segala-galanya daripada menghantar teks kepada transaksi kewangan.

Tetapi ini bukanlah perlumbaan kuantum pertama dalam sejarah yang melibatkan Amerika Syarikat dengan pesaingnya—dan masa lalu memberikan panduan bagaimana Amerika Syarikat boleh menang dalam revolusi komputer yang akan datang. Pada tahun 1940-an, perlumbaan kuantum menghasilkan penciptaan senjata nuklear dan melepaskan letupan teknologi. Pentingnya, Amerika Syarikat memenangi persaingan untuk memanfaatkan teknologi baru itu. Bukan sahaja saintis Amerika mencipta senjata nuklear pertama, tetapi kemajuan dalam laser dan dalam cip untuk komputer menjadikan Amerika Syarikat rumah untuk inovasi global.

Walaupun banyak negara seperti Kesatuan Soviet membina senjata nuklear, tiada yang boleh bersaing dengan Amerika Syarikat dalam memperkenalkan inovasi. Pelancaran Sputnik oleh Soviet pada tahun 1957 dan perlumbaan angkasa melepaskan letupan pembiayaan persekutuan untuk sains dan pendidikan yang merupakan asas kejayaan Amerika. Selanjutnya, Jabatan Pertahanan memberikan penajaan penting untuk penyelidikan berani tetapi berisiko yang membangunkan internet, keupayaan senyap, dan pembantu suara seperti Siri. Ini memanfaatkan Amerika Syarikat ke puncak kecemerlangan inovasi dalam dekad selepas Perang Dunia II.

Teknologi yang lahir daripada revolusi kuantum pertama berada di teras pertahanan negara Amerika, dan juga mengubah cara hidup awam di Amerika Syarikat, terutamanya melalui pembangunan komputer peribadi dan Revolusi Maklumat.

Tetapi walaupun komputer peribadi mula pada tahun 1981, Feynman menyatakan dalam kuliah penting bahawa sesuatu yang lebih mungkin. Beliau mendakwa bahawa komputer kuantum—dengan kuasa pemprosesan berbilang kali lebih besar daripada komputer berprestasi tinggi wujud pada masa itu—menawarkan satu-satunya cara untuk melonggarkan pengetahuan sejati dunia. Feynman mengakui, bagaimanapun, bahawa membina mesin sedemikian memerlukan kompleksiti yang menakjubkan.

Empat dekad berikutnya telah membuktikan beliau betul mengenai halangan yang terlibat. Reka bentuk komputer kuantum memerlukan kemajuan besar dalam teori serta bahan dan komponen. Sejak tahun 1980-an, kemajuan telah bergerak perlahan, dan banyak yang bergurau bahawa komputer kuantum akan sentiasa berada 10 hingga 20 tahun di masa depan.

Pada tahun 1994, ahli matematik Peter Shor menemui algoritma yang mencipta kaedah bagi komputer kuantum untuk mengira nombor prima besar yang digunakan dalam enkripsi. Walaupun terdapat terobosan ini, kadar pembangunan sejak penemuan Shor kekal sejuk. Pembiayaan berterusan daripada Agensi Keselamatan Negara dan Jabatan Pertahanan—terutamanya yang pertama—mengekalkan inovasi, tetapi keputusannya tidak seragam, kerana saintis tidak dapat membina komputer kuantum yang tidak dihantui oleh ralat.

Dalam 10 tahun kebelakangan ini, syarikat teknologi swasta seperti IBM, Google, dan Microsoft telah membuat pelaburan besar dalam komputer kuantum, yang telah mendorong bidang ini ke aras kematangan dan mempercepatkan perlumbaan global untuk keunggulan kuantum—satu dengan implikasi keselamatan negara dan keselamatan siber yang besar.

Walaupun begitu, komputer kuantum hari ini masih belum mengatasi komputer standard disebabkan ralat berulang akibat sinaran, haba, atau bahan yang tidak sesuai. Ralat-ralat ini menjadikan komputer kuantum tidak berguna untuk perkara seperti, contohnya, mereka dadah-dadah baru, kerana saintis tidak dapat mengulangi eksperimen dengan tepat. Tetapi semua itu sedang berubah dengan cepat.

Terobosan oleh IBM dan pasukan Harvard pada tahun 2023 menunjukkan bahawa pembetulan ralat kini berada di depan mata dan era kegunaan kuantum telah tiba. Pada Julai 2023, kajian rakan sebaya daripada eksperimen menunjukkan syarikat itu telah membuat langkah dalam mengurangkan ralat yang lama menghantui komputer kuantum. Beberapa bulan kemudian pada Disember, pasukan Harvard dan syarikat QuEra keputusan daripada eksperimen yang menunjukkan mereka juga telah membangunkan proses kuantum dengan pembetulan ralat yang dipertingkatkan.

Tetapi ia bukan sahaja syarikat Amerika dan universiti yang cuba menentukan bagaimana untuk mengurangkan ralat yang telah menghadkan kemungkinan komputer kuantum. Dalam 15 tahun kebelakangan ini, ahli fizik Cina telah mengambil program berani bertujuan membuat negara itu pemimpin dunia dalam teknologi kuantum. Satu anggaran meletakkan Cina—yang telah melabur lebih $15 bilion dalam projek itu—sebagai pemimpin atau hampir sama dengan Amerika Syarikat dalam bidang sains baru ini. Pada tahun 2023, keputusan daripada eksperimen mencadangkan bahawa ahli fizik Cina mencatat pencapaian memberangsangkan yang mungkin membolehkan mereka untuk membina komputer kuantum yang boleh mengatasi mereka yang dibangunkan di Amerika Syarikat.

Akibat keunggulan Cina dalam bidang ini akan menjadi bergemuruh. Musuh utama Amerika Syarikat kemudian akan dapat memecahkan enkripsi yang digunakan setiap hari oleh Amerika untuk lalu lintas internet dan mesej yang selamat, dan yang digunakan kerajaan Amerika Syarikat dan sekutunya untuk melindungi komunikasi rahsia. Satu pertubuhan meramalkan bahawa dunia hanya mempunyai sebelum keupayaan ini wujud. Anggaran lain menegaskan tarikh itu jauh 10 tahun lagi. Tetapi ia datang dengan cepat.

Ini bermakna Amerika Syarikat perlu mendahului cabaran teknologi ini untuk mengelakkan akibat buruk dalam setiap bidang kehidupan Amerika. Pada Mei 2022 Rumah Putih untuk mempersiapkan negara bagi enkripsi pasca-kuantum bersama usaha yang dijalankan oleh syarikat swasta seperti Apple dan Google. Tetapi Kongres gagal memperbaharui rang undang-undang pembiayaan persekutuan utama bagi penyelidikan dan pembangunan kuantum pada tahun 2023. Sementara itu, China dan negara-negara Eropah tidak ragu-ragu dalam memperuntukkan berbilion-bilion untuk kuantum.

Terobosan komputer kuantum pada tahun 2023 memberi isyarat masa depan cerah yang akan mengubah cara hidup dan ekonomi. Teknologi kini berada di ambang memenuhi visi Feynman dan memahami dunia dan alam semesta dengan cara yang belum pernah dilihat sebelum ini. Komputer kuantum dengan pembetulan ralat akan melancarkan revolusi kuantum kedua, dan perlumbaan sedang berlangsung untuk mengekalkan kepimpinan Amerika Syarikat dalam sains bagi salah satu teknologi paling berharga abad ke-21. Untuk menang dalam perlumbaan itu, kerajaan persekutuan perlu melancarkan dorongan koordinat untuk mengekalkan keunggulan Amerika Syarikat dalam komputer kuantum dan teknologi kuantum lain seperti pengesanan. Itulah cara Amerika Syarikat memenangi revolusi kuantum pertama dan taruhan terlalu tinggi untuk tidak belajar dari kejayaan silam ini.

Pendapat adalah milik penulis dan tidak semestinya mewakili pandangan rasmi organisasi.