Quantencomputing & künstliche Intelligenz: 10 Dinge, die Sie wissen sollten

In den letzten Jahren haben neue Technologien an Bedeutung gewonnen. Unter diesen hat das Quantencomputing das einzigartige Potenzial, unsere Welt am stärksten zu verändern. Quantencomputing hat vielversprechende Beweise dafür erbracht, dass es heuristische Berechnungen auf unglaubliche Weise beschleunigt. Daher wird die Anwendung von Quantencomputing in komplexen Lösungen zur Bewältigung von Problemen in der Pharma- und Materialforschung, im Finanzwesen, in autonomen Fahrzeuganwendungen, in der künstlichen Intelligenz und in anderen Bereichen erhebliche Auswirkungen auf unser Leben haben. Insbesondere Quantencomputing hat das Potenzial, die Auswirkungen (sowohl positive als auch negative) vieler KI-Anwendungen zu verstärken.

---

„Ich denke, KI kann das Quantencomputing beschleunigen, und Quantencomputing kann die KI beschleunigen.“

– Google-Chef Sundar Pichai

---

Während Unternehmen daran arbeiten, digitaler zu werden, ist es für eine bessere Planung und Strategie entscheidend, anstehende technologische Transformationen im Auge zu behalten. Dank dieser technologischen Fortschritte können Unternehmen echte Gewinne aus dem Quantencomputing ziehen. Lassen Sie uns vor diesem Hintergrund 10 Dinge untersuchen, die Sie beachten sollten, wenn es um die Welt des Quantencomputings und der KI geht.

1. Hauptmerkmale des Quantencomputings

In sogenannten klassischen Computern werden Bits als Dateneinheiten mit möglichen Werten von Einsen und Nullen programmiert. In Quantencomputern werden Dateneinheiten mit Quantenbits programmiert –Qubits-Dies kann eine Eins, eine Null oder eine Kombination aus Null und Eins gleichzeitig darstellen.

Eine gute Analogie ist ein Lichtschalter, der bei klassischen Computern eine Ein- oder Aus-Position haben kann. Bei Qubits in Quantencomputern kann der Schalter gleichzeitig ein beliebiges Spektrum an Positionen von „Ein“ bis „Aus“ einnehmen. Die physikalische Leistungsfähigkeit der Qubits bringt die beiden Hauptmerkmale des Quantencomputings zum Tragen.

• Überlagerung. Dies bezieht sich auf die Fähigkeit von Qubits, gleichzeitig ein- und ausgeschaltet zu sein, oder irgendwo in einem Spektrum dazwischen. Diese in die Dateneinheit eingebettete Unsicherheit und Wahrscheinlichkeit macht das System leistungsstark bei der Lösung bestimmter Arten von Problemen.
• Verstrickung. Dies ist die Fähigkeit miteinander verbundener Qubits, die Unabhängigkeit voneinander zu beeinflussen, selbst wenn sie physisch getrennt sind. Wenn wir also zwei Qubits haben und die Position eines Qubits geändert wird, ist das andere davon betroffen, selbst wenn die Qubits getrennt werden. Diese Eigenschaft verleiht eine leistungsstarke Fähigkeit, Informationen mit unglaublich hoher Geschwindigkeit zu übertragen.

2. Schneller und besser

Quantencomputer verfügen über vier grundlegende Fähigkeiten, die sie von heutigen klassischen Computern unterscheiden:

• Die Primfaktorisierung nutzt mehrdimensionale Räume zur Erforschung großer Problemräume und könnte die Verschlüsselung revolutionieren.
• Optimierung durch Lösung großer/komplexer Probleme mit beispielloser Geschwindigkeit.
• Simulation, bei der Quantencomputer komplexe Probleme effektiv modellieren.
• Künstliche Quantenintelligenz mit besseren Algorithmen, die schneller und genauer sind. Das Quantenforschungsteam von IBM hat herausgefunden, dass die Verschränkung von Qubits auf dem Quantencomputer, auf dem ein Datenklassifizierungsexperiment durchgeführt wurde, die Fehlerrate im Vergleich zu nicht verschränkten Qubits halbiert.

Anwendungen in der Wirtschaft befassen sich mit komplexen Problemen. Zum Beispiel:

• Die pharmazeutische Entwicklung erfordert die Modellierung von Substanzmolekülen, die bekanntermaßen schwierig ist, da Atome in Molekülen auf komplexe Weise mit anderen Atomen interagieren. Die Eigenschaft der erblichen Verschränkung von Quantencomputern bietet sich hier recht gut an.
• Nutzung von Quanten-KI, um die Zeit und Genauigkeit für Trainingssysteme, beispielsweise in autonomen Fahrzeugen, zu beschleunigen.

Von Finanzdienstleistungen, Arzneimitteln und medizinischen Produkten über Gesundheitswesen, Energie, Telekommunikation, Medien, Reisen, Logistik und Versicherungen, um nur einige zu nennen, gibt es eine Reihe von Branchen, die alle erheblich vom Quantencomputing profitieren werden.

3. Vorspannungsverstärker

Der verstärkende Effekt des Quantencomputings geht über Geschwindigkeit und Genauigkeit hinaus. Es unterstreicht auch die in KI/ML-Modellen vorhandene Voreingenommenheit. Daher könnten Anwendungen, die anfällig für algorithmische Voreingenommenheit sind (z. B. im Bereich der Beschäftigungsüberprüfung, der Polizeiarbeit usw.), noch anfälliger werden. Mit anderen Worten: Quantencomputing könnte einen verstärkenden negativen Nebeneffekt haben, der dazu führen könnte, dass solche Anwendungen zu riskant werden, um sie ohne spezielle Abhilfemaßnahmen einzusetzen. Dies ist ein unbeabsichtigter Effekt, den jeder, der mit KI/Quantencomputing arbeitet, erkennen und in seinen Lösungen berücksichtigen muss.

4. Erhöhte algorithmische Komplexität, Transparenz und Erklärbarkeit

Ein aktuelles Kernproblem bei KI ist der Mangel an Transparenz und Erklärbarkeit, insbesondere wenn komplexe Algorithmen wie Deep Learning eingesetzt werden. Wenn ein KI-System für Entscheidungen eingesetzt wird, die sich direkt auf das Leben auswirken, wie z. B. Gerichtsentscheidungen, Sozialleistungen für Gemeinden oder sogar die Entscheidung, wer einen Kredit zu welchem ​​Zinssatz erhält, ist es grundsätzlich entscheidend, dass die Entscheidung mit greifbaren Fakten verknüpft werden kann sind in der Praxis nicht diskriminierend.

Verständlicherweise erhöht Quantencomputing auf solchen KI-Systemen die Komplexität, was nachteilig mit Transparenz und Erklärbarkeit korreliert.

5. Ein neuer kryptografischer Standard

Ein wesentlicher Nachteil dieser wunderbaren Technologie ist ihre Fähigkeit, viele der Abwehrmechanismen zu knacken, die zur Sicherung des Internets und anderer kritischer Anwendungen eingesetzt werden. Quantencomputing stellt eine ernsthafte Bedrohung für die Cybersicherheitssysteme dar, auf die sich praktisch jedes Unternehmen verlässt. Die meisten heutigen Passwörter für Online-Konten sowie sichere Transaktionen und Kommunikation werden durch Verschlüsselungsalgorithmen wie RSA oder SSL/TLS geschützt. Der aktuelle Standard basiert auf der Komplexität der Faktorisierung großer Zahlen in Primzahlen. Dies ist jedoch eine Art von Problem, das Quantencomputer hervorragend lösen können. Mit unseren aktuellen Standards würde ein klassischer Computer 100 Jahre brauchen, um ein Passwort zu knacken, mit einem Quantencomputer ist dies jedoch in Sekundenschnelle möglich. Diese Auswirkungen gehen über die Passwörter persönlicher Konten hinaus – sie umfassen die Offenlegung privater Kommunikation, Unternehmensdaten und sogar militärischer Geheimnisse. Um dem entgegenzuwirken, leitet das US-amerikanische National Institute of Standards and Technology (NIST) eine globale Anstrengung, um Post-Quanten-Kryptographie-Algorithmen zu finden, die schnell und vertrauenswürdig sind. Dustin Moody, ein NIST-Mathematiker, der an dem Projekt arbeitet, sagte auf einem IBM-Kryptographie-Treffen„Wir hoffen, die endgültige Version etwa im Jahr 2024 vollständig fertig und veröffentlicht zu haben.“

6. Kein Ersatz für aktuelle Computer

Klassische Computer sind bei einigen Aufgaben besser als Quantencomputer (E-Mail, Tabellenkalkulation und Desktop-Publishing, um nur einige Anwendungen zu nennen). Die Absicht von Quantencomputern besteht darin, ein anderes Werkzeug zur Lösung unterschiedlicher Probleme zu sein, und nicht darin, klassische Computer zu ersetzen. Also ja, wir werden auf absehbare Zeit immer noch Computersysteme in der Form haben, wie wir sie kennen, oder eine Version davon, wie wir sie derzeit kennen.

7. Annäherung an den Mainstream

Durchbrüche in der Quantentechnologie beschleunigen sich weiter, Investitionen fließen und Start-ups im Bereich Quantencomputer vermehren sich weiter. Große Technologieunternehmen wie Alibaba, Amazon, IBM, Google und Microsoft haben bereits kommerzielle Cloud-Dienste für Quantencomputer eingeführt.

Obwohl es Quantencomputing als Konzept schon seit den frühen 1980er Jahren gibt, erfolgte der erste wirkliche Beweis dafür, dass Quantencomputer Probleme bewältigen können, die für klassische Computer zu kompliziert sind, erst Ende 2019, als Google bekannt gab, dass sein Quantencomputer eine solche Berechnung in nur 200 Minuten gelöst habe Sekunden. Goldman Sachs gab kürzlich bekannt, dass es bereits in fünf Jahren Quantenalgorithmen zur Preisgestaltung von Finanzinstrumenten einführen könnte. Honeywell geht davon aus, dass die Quantentechnologie in den kommenden Jahrzehnten eine Billionen-Dollar-Industrie bilden wird.

Die rege Aktivität legt nahe, dass CIOs und andere Führungskräfte damit beginnen sollten, ihre Quantencomputer-Strategien zu formulieren, insbesondere in Branchen wie der Pharmaindustrie, wo die Auswirkungen erheblich wären.

8. Es ist nicht gleich um die Ecke

Obwohl beim Aufbau verschiedener Quantencomputersysteme erhebliche Fortschritte erzielt wurden, sind wir noch lange nicht in der Lage, in jeder Organisation eines zu haben – geschweige denn in jedem Haushalt. Wenn man den Quantencomputing-Startups, die Hunderte Millionen Dollar eingesammelt haben, widerspricht, gibt es keine Erwartung, dass Quantencomputing-Systeme in den nächsten fünf Jahren zum alltäglichen Standard werden. Diese Verzögerung ist größtenteils auf die immer noch bestehenden Schwierigkeiten zurückzuführen, einschließlich der Schwierigkeiten bei der Entwicklung, dem Bau und der Programmierung von Quantencomputersystemen, einschließlich Rauschen, Fehlern, Verlust der Quantenkohärenz und natürlich dem hohen Preis, der mit Quantencomputersystemen verbunden ist.

9. Halbleiterchips und benötigte Talente

Die Pandemie brachte wesentliche Veränderungen in unserer Lebensweise mit sich, darunter die Normalisierung der Heimarbeit, Unterbrechungen der Lieferkette und misstrauische Blicke auf jeden, der in Ihrer Nähe hustet. Es wurde auch die hohe Nachfrage, aber das geringe Angebot an Halbleiterchips hervorgehoben. Von Technologiegeräten bis hin zu Fahrzeugen hat die gestiegene Nachfrage die Verbraucherpreise erheblich beeinflusst. Mit dem Aufkommen von Quantencomputern wird die Nachfrage nur noch weiter steigen, was sich entsprechend auf die Verfügbarkeit und die Kosten von Halbleitern auswirkt. Abgesehen von den Einschränkungen bei der Hardwareversorgung sind noch nicht annähernd genügend Ressourcen vorhanden, um Quantencomputersysteme und das wirtschaftliche Ökosystem insgesamt zu unterstützen.

10. Verwandte Fortschritte im Quantencomputing

In den letzten Jahren gab es in der Informatik zwei wesentliche Fortschritte: Durchbrüche beim maschinellen Lernen zur Entwicklung von Algorithmen, die sich durch Erfahrung automatisch verbessern, und die Erforschung von Quantencomputern, die sich theoretisch als leistungsfähiger als jeder Supercomputer erweisen könnten.

• Quanten-Memristor. Wissenschaftler haben den ersten Prototyp eines Geräts namens a erstellt Quanten-Memristor, was dazu beitragen könnte, das Beste aus beiden Welten zu vereinen – die Kombination künstlicher Intelligenz mit Quantencomputern für beispiellose Fähigkeiten.
• Skalierbarkeit/Quantum on a Chip. Stellen Sie sich beim Gedanken an Quantencomputing immer noch einen großen Raum voller Geräte, Monitoren für saubere Qualität und engagiertem Personal für die Temperaturkontrolle vor? Nun, geben Sie etwas Salsa dazu und reichen Sie mir einen Drink, denn die jüngsten Entwicklungen haben es jetzt getan Quantencomputing auf einem Chip. Die Arbeit wurde von der Zusammenarbeit des in Cambridge ansässigen Quantenspezialisten Riverlanes mit dem in New York und London ansässigen digitalen Quantenunternehmen SEEQC vorangetrieben. Der Quantencomputing-Chip verfügt über ein integriertes Betriebssystem für Workflow und Qubit-Management.

Mit dem Aufkommen dieser neuen Computerwelle haben CIOs und Führungskräfte in allen Branchen eine treuhänderische Pflicht und die einmalige Gelegenheit, am Puls einer neuen, weltbestimmenden Technologie zu bleiben, dem Quantencomputing.

Auch wenn eine weitverbreitete Einführung und Anwendung des Quantencomputings noch in weiter Ferne zu liegen scheint, ist es jetzt an der Zeit, dass MSPs und andere Technologieunternehmen damit beginnen, sich über die Technologie zu informieren. Wenn Kunden beginnen, mehr darüber zu erfahren – und Fragen stellen –, möchten Sie mit Antworten und Ratschlägen für die richtige, auf Ihren Kunden zugeschnittene Richtung bereit sein.

(C) COMPTIA