Calculul cuantic trece la treabă

Cercetarea cuantică astăzi înseamnă afaceri mari. Ceea ce odată a fost văzută ca o curiozitate științifică, calculul cuantic acum promite să transforme multe aspecte ale vieții de zi cu zi, de la securitatea cibernetică la dezvoltarea de medicamente și prognoza meteo. În ultimii ani, munca în calculul cuantic a început să se mute din universități și în laboratoarele de cercetare corporative, marile multinaționale, precum și start-up-uri și capitaliștii de risc intrând în cursa pentru comercializarea tehnologiilor cuantice. Dar, pentru toate anunțurile record de finanțare și hype, unii avertizează că acest lucru stimulează o „bulă cuantică” care ar putea apărea în curând. 

Inima și sufletul unui computer cuantic sunt biți cuantici sau qubiți. Aceștia sunt diferiți de biții de computer standard, care pot fi fie 0, fie 1. Qubiții, pe de altă parte, pot fi ambii. Utilizarea acestei caracteristici pentru probleme complexe de calcul înseamnă că ar putea fi posibilă calcularea soluțiilor mult mai rapid decât cele mai rapide computere de astăzi, prin scalarea calculului pentru a calcula cu mulți qubiți, ceea ce duce la o creștere exponențială a puterii de calcul. Qubiții pot fi fabricați din diferite platforme hardware, cum ar fi qubiții supraconductori sau ionii prinși. Alte metode viitoare sunt procesoarele cuantice fotonice care folosesc în schimb lumina.

Experții spun că un adevărat „avantaj cuantic” poate fi așteptat doar atunci când computerele cuantice funcționează cu un milion de qubiți. Și cu recordul actual încă sub 100 de qubiți, mai este ceva de parcurs. Dar ceea ce împiedică cel mai mult progresul este decoerența qubitilor înșiși. Pentru a evita acest lucru, acestea trebuie de obicei operate la aproape 0 K și protejate unul de celălalt și de mediu. Din punct de vedere științific, totuși, nimic nu oprește crearea computerelor cuantice la scară largă, dar există câteva probleme de inginerie grele de rezolvat. 

Unele dintre aceste provocări sunt îndeplinite de programe guvernamentale uriașe. În SUA, guvernul investește 1.2 miliarde de dolari Programul National Quantum Initiative care vizează atât mediul academic, cât și sectorul privat, în timp ce guvernul Regatului Unit se apropie de sfârșitul perioadei de 10 ani de 1 miliard de lire sterline. Programul Național de Tehnologie Cuantică, care a început în 2013. Între timp, Olanda a canalizat 615 milioane EUR anul trecut în organizația-umbrelă Quantum Delta NL pentru a stimula dezvoltarea tehnologiilor cuantice. Totuși, toate acestea se află în umbra finanțării estimate a Chinei la 10 miliarde de dolari pentru programul său național. 

De la tehnologia mare la tehnologia mică

Computingul cuantic este în prezent dominat de giganți tehnologici precum IBM, Amazon, Hewlett Packard, Honeywell, Google și Microsoft, unii dintre aceștia investind masiv în inițiative cuantice. Google are un procesor cuantic de 53 de qubiți numit Sycamore, în timp ce IBM și-a dezvăluit planurile de a produce un cip de 433 de qubiți în cursul acestui an și un cip de 1121 de qubiți în 2023. Dispozitivele cuantice IBM au fost deja puse la dispoziție pentru utilizare de către peste 200,000 de clienți prin intermediul un serviciu bazat pe cloud.

Într-adevăr, multe corporații mari explorează aplicații cuantice. Goldman Sachs dezvoltă algoritmi de optimizare cuantică pentru prețul activelor pe baza riscului inerent asociat, de exemplu, cu diferite opțiuni sau acțiuni. Se spune că operațiunile financiare ar putea beneficia deja de calculatoarele cuantice în următorii cinci ani. Între timp, producătorul de mașini Daimler investighează modul în care computerele cuantice pot simula noi materiale pentru dezvoltarea bateriilor de mașini mai performante și mai ieftine. Banca HSBC a anunțat în aprilie anul trecut un parteneriat cu IBM pentru a studia potențialul calculului cuantic în domeniul bancar.

Și nu doar jucătorii mari sunt cei care sunt în joc. Numărul start-up-urilor bazate pe cuantum este în creștere de câțiva ani, cu 265 conform ultimei estimări de la Raport de calcul cuantic. Și unii fac pași mari înainte. Startup-ul american ColdQuanta a lansat anul acesta un procesor de 100 de qubiți bazat pe atomi reci și speră să facă upgrade la 1000 de qubiți în următorii trei ani. O altă companie americană – IonQ – a fost prima start-up cuantică care a început să se tranzacționeze public la Bursa de Valori din New York anul trecut, ceea ce i-a permis să strângă fonduri de investiții de peste 600 de milioane de dolari. O altă afacere semnificativă include PsiQuantum, care a asigurat o rundă de 450 de milioane de dolari în acest an, pe baza promisiunii sale de a construi un computer cuantic la scară largă pe bază de fotonic până în 2025. 

Având în vedere că există o bază științifică solidă care susține potențialul tehnologiei cuantice, întrebarea nu este dacă se va întâmpla, ci când

Freeke Heijman

Start-up-urile bazate pe cuantum atrag, de asemenea, interesul capitaliștilor de risc. Acest lucru este ușor contraintuitiv, deoarece capitaliștii de risc pariază în mod obișnuit pe „cai siguri”, ceea ce nu este cazul produselor comerciale care se așteaptă să ajungă pe piață peste un deceniu și ceva de acum înainte. Cu toate acestea, potrivit firmei de consultanță McKinsey, capitalul de risc și alte capitaluri private reprezintă acum peste 70% din investițiile în tehnologie cuantică. Și unde doar 93.5 milioane de dolari au fost investiți în 2015, în 2021, această cifră a crescut la 3.2 miliarde de dolari. 

Pericolul acestei investiții este că duce la o bulă, dar că nu îi îngrijorează pe unii, cel puțin deocamdată. „Nu cred că va avea loc o prăbușire generală a investițiilor, pentru că în următorii câțiva ani vom vedea anunțarea succeselor și organizații care folosesc calculul cuantic pentru aplicații comerciale sau științifice din lumea reală”, spune Doug Finke, care conduce Raport de calcul cuantic. 

Freeke Heijman, director de dezvoltare a ecosistemelor la Quantum Delta NL, adaugă că un pic de hype nu este neapărat rău, deoarece îi va ajuta pe oameni să intre în tehnologiile cuantice. „Având în vedere că există o bază științifică solidă care susține potențialul tehnologiei cuantice, întrebarea nu este dacă se va întâmpla, ci când”, adaugă ea.