Quantumcomputing en kunstmatige intelligentie: 10 dingen die u moet weten

De afgelopen jaren zijn opkomende technologieën prominent geworden. Onder hen heeft quantum computing een uniek potentieel om onze wereld het meest te veranderen. Quantum computing heeft veelbelovend bewijs opgeleverd om heuristische berekeningen op ongelooflijke wijze te versnellen. Het toepassen van quantum computing binnen complexe oplossingen om problemen op het gebied van de ontdekking van geneesmiddelen en materialen, financiën, autonome voertuigtoepassingen, kunstmatige intelligentie en andere gebieden aan te pakken, zal dus een aanzienlijke impact op ons leven hebben. Vooral kwantumcomputing heeft het potentieel om de effecten (zowel positieve als negatieve) van veel AI-toepassingen te vergroten.

---

“Ik denk dat AI quantum computing kan versnellen, en quantum computing kan AI versnellen.”

– Google-CEO Sundar Pichai

---

Nu organisaties eraan werken om digitaler te worden, is het van cruciaal belang om aanstaande technologische transformaties in gedachten te houden voor een betere planning en strategie. Dankzij deze technologische vooruitgang kunnen bedrijven echte voordelen halen uit quantumcomputing. Laten we, met dat in gedachten, 10 dingen onderzoeken waarvan u op de hoogte moet zijn als het gaat om de wereld van kwantumcomputing en AI.

1. Belangrijkste kenmerken van kwantumcomputers

In zogenaamde klassieke computers worden bits geprogrammeerd als data-eenheden met mogelijke waarden van enen en nullen. In kwantumcomputers worden data-eenheden geprogrammeerd met kwantumbits:qubits-die een één, een nul of een combinatie van zowel nul als één tegelijk kan vertegenwoordigen.

Een goede analogie is een lichtschakelaar, die bij klassieke computers een aan- of uit-stand kan hebben. Met qubits in kwantumcomputers kan de schakelaar tegelijkertijd elk spectrum aan posities hebben, van aan tot uit. Het fysieke vermogen van de qubits brengt de twee belangrijkste kenmerken van quantum computing met zich mee.

• Superpositie. Dit verwijst naar het vermogen van qubits om tegelijkertijd aan en uit te staan, of ergens in een spectrum tussen de twee. Deze onzekerheid en waarschijnlijkheid die in de data-eenheid zijn ingebakken, maken het systeem krachtig bij het oplossen van bepaalde soorten problemen.
• Verstrikking. Dit is het vermogen van aan elkaar gekoppelde qubits om elkaars onafhankelijkheid te beïnvloeden, zelfs als ze fysiek gescheiden zijn. Als we dus twee qubits hebben en de positie van de ene wordt gewijzigd, wordt de andere beïnvloed, zelfs als de qubits gescheiden zijn. Deze eigenschap biedt een krachtig vermogen om informatie met ongelooflijk hoge snelheden te verplaatsen.

2. Sneller en beter

Kwantumcomputers hebben vier fundamentele mogelijkheden die hen onderscheiden van de hedendaagse klassieke computers:

• Prime-factorisatie maakt gebruik van multidimensionale ruimtes om grote probleemruimten te verkennen en kan een revolutie teweegbrengen in de encryptie.
• Optimalisatie door grote/complexe problemen met ongekende snelheid op te lossen.
• Simulatie, waarbij kwantumcomputers complexe problemen effectief modelleren.
• Kwantumkunstmatige intelligentie met betere algoritmen die sneller en nauwkeuriger zijn. Het kwantumonderzoeksteam van IBM heeft ontdekt dat het verstrengelen van qubits op de kwantumcomputer waarop een dataclassificatie-experiment werd uitgevoerd, het foutenpercentage halveerde in vergelijking met niet-verstrengelde qubits.

Toepassingen in het bedrijfsleven zullen complexe problemen aanpakken. Bijvoorbeeld:

• Farmaceutische ontwikkeling vereist modellering van stofmoleculen die notoir moeilijk is omdat atomen in moleculen op complexe manieren met andere atomen interageren. De erfelijke verstrengelingseigenschap van kwantumcomputers leent zich hier uitstekend voor.
• Het benutten van kwantum-AI om de tijd en nauwkeurigheid van trainingssystemen zoals die in autonome voertuigen te versnellen.

Van financiële diensten, farmaceutische en medische producten, gezondheidszorg, energie, telecom, media, reizen, logistiek en verzekeringen om er maar een paar te noemen: er zijn een aantal industrieën die allemaal aanzienlijk zullen profiteren van quantum computing.

3. Biasversterker

Het versterkende effect van quantum computing gaat verder dan snelheid en nauwkeurigheid. Het benadrukt ook de ingebakken vooroordelen die bestaan ​​binnen AI/ML-modellen. Als zodanig kunnen toepassingen die kwetsbaar zijn voor algoritmische vooringenomenheid (bijvoorbeeld op het gebied van arbeidsscreening, politie, enz.) dat nog meer worden. Met andere woorden: kwantumcomputing kan een vergrotend negatief neveneffect hebben, waardoor dergelijke toepassingen te riskant kunnen worden om zonder speciale beperkende maatregelen te gebruiken. Dit is een onbedoeld effect dat iedereen die met AI/kwantumcomputing werkt, moet herkennen en er rekening mee moet houden in zijn oplossingen.

4. Verhoogde algoritmische complexiteit, transparantie en uitlegbaarheid

Een actueel kernprobleem met AI is het gebrek aan transparantie en uitlegbaarheid, vooral wanneer gebruik wordt gemaakt van complexe algoritmen zoals deep learning. Als een AI-systeem wordt gebruikt voor beslissingen die rechtstreeks van invloed zijn op levens, zoals beslissingen in de rechtszaal, sociale voordelen voor gemeenschappen, of zelfs beslissen wie een lening krijgt en tegen welk tarief, is het van fundamenteel belang dat de beslissing kan worden gekoppeld aan tastbare feiten die zijn in de praktijk niet-discriminerend.

Het is begrijpelijk dat quantum computing op dergelijke AI-systemen de complexiteit vergroot, wat negatief correleert met transparantie en verklaarbaarheid.

5. Een nieuwe cryptografische standaard

Een belangrijk nadeel van deze prachtige technologie is het vermogen ervan om veel van de verdedigingsmechanismen te kraken die worden gebruikt om het internet en andere kritieke applicaties te beveiligen. Kwantumcomputing vormt een ernstige bedreiging voor de cyberbeveiligingssystemen waar vrijwel elk bedrijf op vertrouwt. De meeste huidige wachtwoorden voor online accounts en beveiligde transacties en communicatie worden beschermd door encryptie-algoritmen zoals RSA of SSL/TLS. De huidige standaard is gebaseerd op de complexiteit van het ontbinden van grote getallen in priemgetallen. Dit is echter een soort probleem waar kwantumcomputers uitstekend in zijn. Met onze huidige standaarden zou het breken van een wachtwoord een klassieke computer 100 jaar kosten, maar met een kwantumcomputer kan dit binnen enkele seconden worden bereikt. Deze impact gaat verder dan persoonlijke accountwachtwoorden; het omvat ook het blootleggen van privécommunicatie, bedrijfsgegevens en zelfs militaire geheimen. Om dit tegen te gaan, loopt het Amerikaanse National Institute of Standards and Technology (NIST) voorop in een wereldwijde inspanning om post-kwantumcryptografie-algoritmen te vinden die snel en betrouwbaar zullen zijn. Dustin Moody, een NIST-wiskundige die aan dit onderzoek werkt, zei tijdens een cryptografiebijeenkomst van IBM“We hopen de definitieve versie rond 2024 helemaal klaar en gepubliceerd te hebben.”

6. Geen vervanging voor huidige computers

Klassieke computers zijn in sommige taken beter dan kwantumcomputers (e-mail, spreadsheets en desktop publishing om maar een paar toepassingen te noemen). De bedoeling van kwantumcomputers is om een ​​ander instrument te zijn om verschillende problemen op te lossen, niet om klassieke computers te vervangen. Dus ja, we zullen in de nabije toekomst nog steeds computersystemen hebben zoals we die kennen, of een versie ervan zoals we die nu kennen.

7. Het naderen van de mainstream

De doorbraken in de kwantumtechnologie blijven versnellen, de investeringen stromen binnen en het aantal startups op het gebied van kwantumcomputing blijft zich vermenigvuldigen. Grote technologiebedrijven zoals Alibaba, Amazon, IBM, Google en Microsoft hebben al commerciële kwantumcomputing-clouddiensten gelanceerd.

Hoewel quantum computing als concept al bestaat sinds het begin van de jaren tachtig, vond het eerste echte bewijs dat quantumcomputers problemen konden oplossen die te ingewikkeld waren voor klassieke computers pas eind 1980 plaats, toen Google aankondigde dat zijn quantumcomputer een dergelijke berekening in slechts 2019 jaar had opgelost. seconden. Goldman Sachs heeft onlangs aangekondigd dat het binnen vijf jaar kwantumalgoritmen zou kunnen introduceren om financiële instrumenten te prijzen. Honeywell verwacht dat quantum de komende decennia een industrie van $200 biljoen zal vormen.

De golf van activiteit suggereert dat CIO's en andere leiders hun kwantumcomputerstrategieën moeten gaan formuleren, vooral in sectoren zoals de farmaceutische sector, waar de impact aanzienlijk zou zijn.

8. Het is niet om de hoek

Hoewel er aanzienlijke vooruitgang is geboekt bij het bouwen van verschillende kwantumcomputersystemen, zijn we nog lang niet in de buurt van een systeem in elke organisatie, laat staan ​​in elk huishouden. In weerwil van de quantum computing-startups die honderden miljoenen dollars hebben opgehaald, valt niet te verwachten dat quantum computing-systemen de komende vijf jaar een alledaagse standaard zullen worden. Deze vertraging is grotendeels te wijten aan de problemen die nog steeds aanhouden, waaronder de moeilijkheden bij het engineeren, bouwen en programmeren van kwantumcomputersystemen, inclusief ruis, fouten, verlies van kwantumcoherentie, en uiteraard het hoge prijskaartje dat aan kwantumcomputersystemen is verbonden.

9. Halfgeleiderchips en talent nodig

De pandemie heeft belangrijke veranderingen teweeggebracht in de manier waarop we leven, waaronder de normalisering van thuiswerken, verstoringen van de toeleveringsketen en wantrouwige blikken naar iedereen die in uw omgeving hoest. Het benadrukte ook de grote vraag, maar het lage aanbod van halfgeleiderchips. Van technologische apparaten tot voertuigen: de toegenomen vraag heeft een aanzienlijke impact gehad op de consumentenprijzen. Met de komst van kwantumcomputers zal de vraag alleen maar verder groeien, wat een navenant effect heeft op de beschikbaarheid en kosten van halfgeleiders. Afgezien van de beperkingen in het aanbod van hardware, zijn er nog lang niet genoeg middelen getraind om kwantumcomputersystemen en het economische ecosysteem in het algemeen te ondersteunen.

10. Gerelateerde vooruitgang op het gebied van kwantumcomputers

De afgelopen jaren is de computertechnologie op twee belangrijke manieren vooruitgegaan: doorbraken in machinaal leren om algoritmen te ontwikkelen die automatisch verbeteren door ervaring, en onderzoek naar kwantumcomputers die theoretisch krachtiger kunnen blijken te zijn dan welke supercomputer dan ook.

• Kwantum memristor. Wetenschappers hebben het eerste prototype gemaakt van een apparaat dat bekend staat als een kwantum memristor, wat zou kunnen helpen het beste van beide werelden samen te brengen: het combineren van kunstmatige intelligentie met quantum computing voor ongekende mogelijkheden.
• Schaalbaarheid/Quantum op een chip. Stelt u zich nog steeds een grote ruimte voor vol apparatuur, monitoren voor schone kwaliteit en toegewijd personeel voor temperatuurcontrole als u aan quantum computing denkt? Nou, doe er wat salsa op en geef me een drankje, want de recente ontwikkelingen hebben dat nu gedaan kwantumcomputers op een chip. Het werk werd geleid door het werk van de in Cambridge gevestigde kwantumspecialist Riverlanes met het in New York en Londen gevestigde digitale kwantumbedrijf SEEQC. De quantum computing-chip heeft een geïntegreerd besturingssysteem voor workflow- en qubit-beheer.

Met de komst van deze nieuwe golf van computers hebben CIO's en leiders in alle branches een fiduciaire plicht en een unieke kans om de vinger aan de pols te houden van een nieuwe wereldbepalende technologie: quantum computing.

Hoewel wijdverspreide adoptie en toepassingen van quantum computing misschien nog ver weg lijken, is dit het moment voor MSP’s en andere technologiebedrijven om zichzelf te gaan onderwijzen in de technologie. Wanneer klanten er meer over beginnen te horen – en vragen stellen – wilt u klaar staan ​​met de antwoorden en advies geven over de juiste richting, op maat gemaakt voor uw klant.

(C) COMPTIA