Kvanttilaskenta alkaa toimia

Kvanttitutkimus tarkoittaa nykyään suurta liiketoimintaa. Aiemmin tieteellisenä uteliaisuutena pidetty kvanttilaskenta lupaa nyt muuttaa monia jokapäiväisen elämän näkökohtia kyberturvallisuudesta lääkekehitykseen ja sääennusteisiin. Viime vuosina kvanttilaskentaan liittyvä työ on alkanut siirtyä yliopistojen ulkopuolelle yritysten tutkimuslaboratorioihin, ja suuret monikansalliset yritykset sekä start-up-yritykset ja pääomasijoittajat ovat ryhtyneet kilpailemaan kvanttiteknologian kaupallistamisesta. Mutta kaikista ennätysrahoitusilmoituksista ja hypetystä huolimatta jotkut varoittavat, että tämä edistää "kvanttikuplaa", joka saattaa pian poksahtaa. 

Kvanttitietokoneen sydän ja sielu ovat kvanttibittejä tai kubitteja. Nämä eroavat tavallisista tietokonebiteista, jotka voivat olla joko 0 tai 1. Qubitit sen sijaan voivat olla molempia. Tämän ominaisuuden käyttäminen monimutkaisiin laskentaongelmiin tarkoittaa, että ratkaisut voidaan laskea paljon nopeammin kuin nykypäivän nopeimmat tietokoneet skaalaamalla laskenta niin, että se laskee useilla kubiteilla, mikä johtaa eksponentiaaliseen laskentatehon kasvuun. Qubiteja voidaan valmistaa eri laitteistoalustoista, kuten suprajohtavista kubiteista tai loukkuun jääneistä ioneista. Muita tulevia menetelmiä ovat fotoniset kvanttiprosessorit, jotka käyttävät valoa sen sijaan.

Asiantuntijat sanovat, että todellinen "kvanttietu" voidaan odottaa vain, kun kvanttitietokoneet toimivat miljoonalla kubitilla. Ja koska nykyinen ennätys on edelleen alle 100 kubittiä, matkaa on vielä jäljellä. Mutta mikä eniten haittaa edistymistä, on itse kubittien epäkoherenssi. Tämän välttämiseksi niitä on yleensä käytettävä lähellä 0 K:ta ja suojattava toisilta ja ympäristöltä. Tieteellisesti mikään ei kuitenkaan estä suurten kvanttitietokoneiden luomista, mutta joitakin vaikeita teknisiä ongelmia on ratkaistava. 

Osaan näistä haasteista vastataan valtavilla hallitusohjelmilla. Yhdysvalloissa hallitus sijoittaa siihen 1.2 miljardia dollaria National Quantum Initiative -ohjelma Se on suunnattu sekä korkeakouluille että yksityiselle sektorille, kun taas Ison-Britannian hallitus lähestyy 10 vuoden 1 miljardin punnan loppua. Kansallinen kvanttiteknologiaohjelma, joka alkoi vuonna 2013. Samaan aikaan Alankomaat ohjasi viime vuonna 615 miljoonaa euroa kattojärjestöön Quantum Delta NL edistää kvanttiteknologian kehitystä. Tämä kaikki on kuitenkin Kiinan kansallisen ohjelmansa arviolta 10 miljardin dollarin rahoituksen varjossa. 

Isosta tekniikasta pieneen tekniikkaan

Kvanttilaskentaa hallitsevat tällä hetkellä teknologiajätit, kuten IBM, Amazon, Hewlett Packard, Honeywell, Google ja Microsoft, ja jotkut heistä investoivat voimakkaasti kvanttialoitteisiin. Googlella on 53 kubitin kvanttiprosessori nimeltä Sycamore, kun taas IBM julkisti suunnitelmansa tuottaa 433 kubitin siru myöhemmin tänä vuonna ja 1121 kubitin siru vuonna 2023. IBM:n kvanttilaitteita on jo asetettu yli 200,000 XNUMX asiakkaan käyttöön pilvipohjainen palvelu.

Itse asiassa monet suuret yritykset tutkivat kvanttisovelluksia. Goldman Sachs kehittää kvanttioptimointialgoritmeja hinnoitellakseen omaisuutta esimerkiksi eri optioihin tai osakkeisiin liittyvän luontaisen riskin perusteella. Siinä sanotaan, että rahoitustoiminta voisi hyötyä kvanttitietokoneista jo seuraavan viiden vuoden aikana. Autonvalmistaja Daimler puolestaan ​​tutkii, kuinka kvanttitietokoneet voivat simuloida uusia materiaaleja tehokkaampien ja halvempien autojen akkujen kehittämiseksi. HSBC-pankki ilmoitti viime huhtikuussa yhteistyöstä IBM:n kanssa kvanttilaskennan potentiaalin tutkimiseksi pankkitoiminnassa.

Ja pelissä eivät ole vain suuret pelaajat. Kvanttipohjaisten start-up-yritysten määrä on ollut kasvussa useiden vuosien ajan, viimeisimmän arvion mukaan 265. Kvanttilaskentaraportti. Ja jotkut ottavat suuria askeleita eteenpäin. Yhdysvaltalainen start-up ColdQuanta lanseerasi 100 kubitin kylmiin atomeihin perustuvan prosessorin tänä vuonna ja toivoo päivittävänsä 1000 kubittiin seuraavan kolmen vuoden aikana. Toinen yhdysvaltalainen yritys – IonQ – oli ensimmäinen kvantti-start-up, joka aloitti julkisen kaupankäynnin New Yorkin pörssissä viime vuonna, minkä ansiosta se sai reilusti yli 600 miljoonaa dollaria investointirahoitusta. Toinen merkittävä sopimus on PsiQuantum, joka sai tänä vuonna 450 miljoonan dollarin kierroksen, koska se lupasi rakentaa täysimittaisen fotonipohjaisen kvanttitietokoneen vuoteen 2025 mennessä. 

Koska kvanttiteknologian potentiaalilla on vankka tieteellinen perusta, kysymys ei ole siitä, tapahtuuko se, vaan milloin

Freeke Heijman

Kvanttipohjaiset start-up-yritykset herättävät myös pääomasijoittajien kiinnostusta. Tämä on hieman ristiriitaista, koska pääomasijoittajat lyövät tyypillisesti vetoa "turvallisista hevosista", mikä ei päde kaupallisiin tuotteisiin, joiden odotetaan saapuvan markkinoille noin vuosikymmenen kuluttua. Siitä huolimatta konsulttiyritys McKinseyn mukaan riskipääoma ja muu yksityinen pääoma muodostavat nyt yli 70 prosenttia kvanttiteknologian sijoituksista. Ja kun vuonna 93.5 sijoitettiin vain 2015 miljoonaa dollaria, vuonna 2021 tämä luku oli noussut huikeisiin 3.2 miljardiin dollariin. 

Kaiken tämän investoinnin vaarana on, että se johtaa kuplaan, mutta se ei huolestuta joitain ainakaan toistaiseksi. "En usko, että investointien yleinen romahdus tulee, koska seuraavien vuosien aikana tulemme näkemään menestystä ja organisaatioita, jotka käyttävät kvanttilaskentaa tosielämän kaupallisiin tai tieteellisiin sovelluksiin", sanoo Doug Finke, joka johtaa Kvanttilaskentaraportti. 

Freeke Heijman, Quantum Delta NL:n ekosysteemikehityksen johtaja, lisää, että pieni hype ei välttämättä ole pahasta, sillä se auttaa innostamaan ihmisiä siirtymään kvanttiteknologioihin. "Koska kvanttiteknologian potentiaalin taustalla on vankka tieteellinen perusta, kysymys ei ole siitä, tapahtuuko se, vaan milloin", hän lisää.