Mikor fognak végre a kvantumszámítógépek betörni a piacra?

A kvantumszámítást körülvevő sok izgalom mellett – beleértve a új, 2.5 milliárd font értékű, évtizedes brit program – hogyan próbálhatjuk meg előre megjósolni, mit hoz a jövő? Az egyik kiindulópont egy grafikon, amelyet 1995-ben készített Jackie Fenn, az amerikai Gartner Inc. technológiai tanácsadó elemzője. Ma „Gartner hype ciklusként” ismert, megmutatja, hogyan alakulnak az adott technológiával kapcsolatos elvárások idővel. Miután jó néhány technológiai cikluson átmentem, nyugodtan mondhatom, hogy a grafikon meglehetősen pontos.

Mindig egy „technológiai triggerrel” kezdünk, amikor mindenki észreveszi, hogy valami nagy dolog történik. Az érdeklődés meredeken emelkedik, és a pénz elkezd beáramlani. Az izgalom addig nő, amíg el nem érjük a „felfújt várakozások csúcsát”. Aztán az érdeklődés elkezd visszaesni, amíg el nem érjük a „kiábrándultság mélypontját”, amikor az emberek rájönnek, hogy a dolgok nehezebbek és bonyolultabbak, mint gondolnánk. Később az aktivitás a „megvilágosodás lejtőjén” keresztül ismét fellendül, amíg el nem érjük a „termelékenység platóját”, ahol a cégek – végre – rájönnek, hogy mi működik, és tudják, mit akarnak a vásárlók.

A Gartner hype-ciklusa azt sugallja, hogy a kvantumszámításnak rengeteg nyertese lesz, de sok vesztes is. Egyes cégek elfogynak a pénzükből, mert olyan megközelítéseket követtek, amelyeket a piac bővülésével nem lehet növelni, vagy a rossz végrehajtás, rossz időzítés vagy irányítási hibák miatt. Jelenleg azonban rengeteg pénz megy a kvantumszámítástechnikára származó becslések Quantum Insider 3.2-ben 2022 milliárd fontra teszi ezt a számot.

Egyes cégek még termékmegrendeléseket is kapnak. Tartalmazzák Univerzális kvantum, amely bezsákolt 67 millió eurós szerződés a Német Repülési Központtal. Van is ORCA számítástechnika, amely nyert vállalkozásindítási díj 2020-ban a Fizikai Intézettől, és most megrendelést kapott az ORCA PT-1 eszközre az Egyesült Királyság Védelmi Minisztériumától és másoktól az Izraeli Quantum Computing Centertől. Az ORCA gépe az első a maga nemében, amely szobahőmérsékleten is képes működni.

Sok potenciális vásárló nem fogja megérteni a kvantumszámítógépek előnyeit, amíg nem látja, hogy a működő rendszerek megoldják a problémáikat

De amint az ORCA főnöke, Richard Murray helyesen rámutatott egy közelmúltban Forbes cikkben, a kihívás annak kidolgozása, hogy mire használhatók a legjobban a kvantumszámítógépek. Mint minden új technológiára, erre sincs egyszerű válasz, mivel sok potenciális vásárló addig nem érti az előnyöket, amíg nem látja, hogy a működő rendszerek megoldják problémáikat. Nyugodtan kijelenthető azonban, hogy a kvantumszámítógépek különösen jók lesznek bizonyos problémák megoldásában, amelyeket a klasszikus számítógépek nehezen vagy akár lehetetlenek is megoldani.

Az egyik legismertebb alkalmazás az Shor algoritmusa, amely nagy számokat exponenciálisan gyorsabban tud faktorálni, mint a klasszikus algoritmusok. Valójában az Egyesült Államok Nemzeti Szabványügyi és Technológiai Intézete (NIST) már azt mondta, hogy a kvantumszámítógépek 2029-re képesek lesznek megtörni a meglévő nyilvános kulcsú infrastruktúrákat, mint pl. 128-bit AES titkosítás, amelyet jelenleg az interneten küldött érzékeny információk védelmére használnak.

Ez az alkalmazás ösztönzi a piacot és a nagy gépek iránti igényt 10,000 XNUMX kvantumbit (qubit) vagy több. Leginkább intelligens műveletekhez használják fel olyan adatok visszafejtésére, amelyeket viszonylag kis mennyiségű titkosítással tároltak (bár ironikus módon az ilyen adatok valószínűleg régiek és nem olyan értékesek). Tehát ha a kvantumszámítógépek valósággá válnak, a titkosítási algoritmusok feltörésére való képességük veszélyezteti az Internet biztonságát és károsítja a globális biztonságot.

Ez egy olyan probléma, amelyet számos kormány és szervezet elismer, beleértve magát a NIST-t, amely programot indított új fejlesztésére „poszt-kvantum” kriptográfiai szabványok amelyek ellenállnak a kvantumszámítógépek támadásainak. Ezeket az új szabványokat úgy tervezték meg, hogy még akkor is biztonságosak legyenek, ha a támadó kvantumszámítógéppel rendelkezik.

Tedd működni

A nagy teljesítményű, költséghatékony kvantumszámítógépek arra is kiválóan alkalmasak, hogy speciális algoritmusokat alkalmazzanak összetett „optimalizálási” problémák megoldására, mint például az ütemezés, az útválasztás és a logisztika. Ez magában foglalja az optimális megoldás keresését számos lehetőség közül – a leghíresebb a „utazó-értékesítő probléma”, amihez meg kell találni a lehető legrövidebb útvonalat a különböző városok között, hogy mindegyiket legalább egyszer meglátogassák, mielőtt hazatérnének. Az olyan cégek, mint az Amazon, a Fedex és a UPS, amelyek a szállításra és a logisztikára összpontosítanak, minden bizonnyal be akarnak szállni a kvantumtechnológiába.

Egy másik izgalmas alkalmazás a kvantumrendszerek szimulációja lenne, amit nehéz megtenni egy klasszikus eszközzel. A kvantumszámítógépek ezért tökéletesek lennének a kvantumkémiához, amely magában foglalja a molekulák viselkedésének és a kémiai reakciók szimulációját. El tudok képzelni egy hatalmas potenciális piacot új gyógyszereket fejlesztő gyógyszergyártó cégeknek, új típusú akkumulátorokat építő gyártóknak vagy új anyagokat gyártó cégeknek.

Aztán ott van gépi tanulás és mesterséges intelligencia (AI). A kvantumszámítógépeknek képesnek kell lenniük a gépi tanulási algoritmusok javítására – potenciálisan drámaian – gyorsabb és hatékonyabb optimalizálási rutinok biztosításával vagy új modellek és architektúrák feltárásával. Ez egy hatalmas új piac lehet, de ez attól függ, hogy a kvantumtechnológiai szektor praktikus, nagyméretű kvantumszámítógépeket épít, és olyan algoritmusokat és alkalmazásokat fejleszt ki, amelyek ki tudják használni egyedi képességeiket.

A kvantumökoszisztéma demokratizálása: a Microsoft Krysta Svore a méretezhető kvantumszámítógép felé vezető úton

Valójában a kvantumhardver szintjén számos megközelítés létezik. Ahogy említettem, az olyan cégek, mint a Google, az IBM, az Orca, a Rigetti és a Universal Quantum már egyre több qubittel fejlesztenek kvantumprocesszorokat. Sok kutatás folyt új típusú qubitek, például topológiai qubitek kifejlesztésével kapcsolatban, amelyek ellenállóbbak a zajjal és a hibákkal szemben. De nem világos, hogy nyernek-e, vagy a szupravezető qubitek, az ioncsapdák, a szilícium vagy az optikai qubitek fognak érvényesülni.

Mindezekhez a hardver opciókhoz operációs rendszereket is kell fejlesztenünk, miközben algoritmusokat is kell építeni és tesztelni. Valójában évekbe, ha nem évtizedekbe telhet, mire a potenciális vásárlók teljesen megértik a kvantumszámítógépek költség-haszon előnyeit. Miért költenénk pénzt egy új kvantumszámítógépre, ha egy klasszikus számítógép is ugyanolyan jól ellátja a feladatot?

A kvantumszámítógépek körüli bizonytalanság csak akkor szűnik meg, ha valaki egy méretezhető, megfizethető, legalább 10,000 XNUMX qubites hardverplatformot kezd árulni.

Természetesen a kvantumszámítógépek néhány korai alkalmazása is eljut majd a piacra, de az ezeket a gépeket övező bizonytalanság csak akkor tűnik el, ha valaki egy méretezhető, megfizethető, 10,000 XNUMX qubites vagy annál nagyobb hardverplatformot kezd árulni. Ekkor fog fellendülni a kvantumszámítás, és biztosak leszünk benne, mire jók. Lehet, hogy a fizikusok rettegnek minden kvantumtól, de hogy mikor éri el ezt a „termelékenységi fennsíkot”, azt bárki sejtheti.

• SEO által támogatott tartalom és PR terjesztés. Erősödjön még ma.
• Platoblockchain. Web3 metaverzum intelligencia. Felerősített tudás. Hozzáférés itt.
• Forrás: https://physicsworld.com/a/when-will-quantum-computers-finally-break-into-the-market/