Redaktörens anmärkning: Det här inlägget skrevs av CompTIAs AI Advisory Council.
+ + +
Under de senaste åren har ny teknik blivit framträdande. Bland dem har kvantberäkning en unik potential att förändra vår värld mest. Quantum computing har visat lovande bevis för att påskynda heuristiska beräkningar på ett otroligt sätt. Att tillämpa kvantberäkning inom komplexa lösningar för att ta itu med problem inom läkemedels- och materialupptäckt, ekonomi, autonoma fordonstillämpningar, artificiell intelligens och andra områden kommer alltså att ha en betydande inverkan på våra liv. I synnerhet har kvantberäkningar potentialen att förstärka effekterna (både positiva och negativa) av många AI-tillämpningar.
"Jag tror att AI kan accelerera kvantberäkning, och kvantberäkning kan accelerera AI."
När organisationer arbetar för att bli mer digitala är det avgörande att ha kommande tekniktransformationer i åtanke för bättre planering och strategi. Tack vare dessa tekniska framsteg kan företag skörda verkliga vinster från kvantberäkningar. Med det i åtanke, låt oss utforska 10 saker du bör vara medveten om när det kommer till världarna av kvantberäkningar och AI.
1. Huvudkännetecken för kvantberäkning
I så kallade klassiska datorer programmeras bitar som dataenheter med möjliga värden på ettor och nollor. I kvantdatorer programmeras dataenheter med kvantbitar—kvantbitar-som kan representera en etta, en nolla eller en kombination av både noll och en samtidigt.
En bra liknelse är en ljusströmbrytare, som i klassiska datorer kan ha ett på eller av-läge. Med qubits i kvantdatorer kan switchen ha vilket spektrum av positioner som helst från på till och från samtidigt. Den fysiska förmågan hos qubits visar de två huvudsakliga egenskaperna hos kvantberäkning.
- super~~POS=TRUNC. Detta hänvisar till förmågan hos qubits att vara både på och av samtidigt, eller någonstans i ett spektrum mellan de två. Denna osäkerhet och sannolikhet inbakad i dataenheten gör systemet kraftfullt för att lösa vissa typer av problem.
- Förveckling. Detta är förmågan hos qubits kopplade ihop att påverka varandras oberoende även om de är fysiskt separata. Som sådan, om vi har två qubits och ens position ändras, påverkas den andra även om qubits är separerade. Denna egenskap ger en kraftfull förmåga att flytta runt information i otroligt höga hastigheter.
2. Snabbare och bättre
Kvantdatorer har fyra grundläggande funktioner som skiljer dem från dagens klassiska datorer:
- Primär faktorisering som utnyttjar flerdimensionella utrymmen för att utforska stora problemutrymmen och kan revolutionera kryptering.
- Optimering genom att lösa stora/komplexa problem med oöverträffad hastighet.
- Simulering, där kvantdatorer modellerar komplexa problem effektivt.
- Quantum artificiell intelligens med bättre algoritmer som är snabbare och mer exakta. IBM:s kvantforskarteam har funnit att intrassling av qubits på kvantdatorn som körde ett dataklassificeringsexperiment halverade felfrekvensen jämfört med icke intrasslade qubits.
Tillämpningar i företag kommer att lösa problem som är komplexa. Till exempel:
- Farmaceutisk utveckling kräver substansmolekylmodellering som är notoriskt svår eftersom atomer i molekyler interagerar med andra atomer på komplexa sätt. Kvantdatorernas ärvda intrasslingsegenskap lämpar sig ganska bra här.
- Utnyttja quantum AI för att snabba upp tiden och noggrannheten för träningssystem som de i autonoma fordon.
Från finansiella tjänster, läkemedel och medicinska produkter, hälsovård, energi, telekom, media, resor, logistik och försäkringar för att nämna några, det finns ett antal branscher som alla kommer att dra stor nytta av kvantberäkningar.
3. Bias Amplifier
Kvantberäkningens förstärkande effekt går utöver hastighet och noggrannhet. Det belyser också den inbakade bias som finns inom AI/ML-modeller. Som sådana kan applikationer som är sårbara för algoritmiska fördomar (t.ex. i anställningsscreening, polisarbete, etc.) bli ännu mer så. Med andra ord kan kvantberäkning ha en förstorande negativ bieffekt som kan göra sådana applikationer för riskabla för att använda frånvarande speciella mildrande kontroller. Detta är en oavsiktlig effekt som alla som arbetar med AI/quantum computing måste känna igen och redogöra för i sina lösningar.
4. Ökad algoritmisk komplexitet, transparens och förklaring
En aktuell kärnfråga med AI är dess brist på transparens och förklaringsbarhet, särskilt när komplexa algoritmer som djupinlärning utnyttjas. Om ett AI-system används för beslut som direkt påverkar livet, såsom rättssalsbeslut, sociala förmåner för samhällen eller till och med besluta vem som får ett lån och till vilken takt, är det fundamentalt viktigt att beslutet kan kopplas till konkreta fakta som är icke-diskriminerande i praktiken.
Förståeligt nog ökar kvantberäkningar på sådana AI-system komplexiteten som korrelerar med transparens och förklarabarhet negativt.
5. En ny kryptografisk standard
En viktig nackdel med denna underbara teknik är dess förmåga att knäcka många av de försvar som används för att säkra internet och andra kritiska applikationer. Quantum computing utgör ett allvarligt hot mot de cybersäkerhetssystem som praktiskt taget alla företag litar på. De flesta av dagens onlinekontolösenord och säkra transaktioner och kommunikationer skyddas genom krypteringsalgoritmer som RSA eller SSL/TLS. Den nuvarande standarden bygger på komplexiteten i att faktorisera stora tal till primtal. Detta är dock en typ av problem som kvantdatorer är bra på att lösa. Att bryta ett lösenord med våra nuvarande standarder skulle ta en klassisk dator 100 år men kan åstadkommas på några sekunder med en kvantdator. Denna påverkan sträcker sig utöver lösenord för personliga konton – den inkluderar att blotta privat kommunikation, företagsdata och till och med militära hemligheter. För att motverka detta leder US National Institute of Standards and Technology (NIST) en global ansträngning för att hitta post-kvantkryptografialgoritmer som kommer att vara snabba och pålitliga. Dustin Moody, en NIST-matematiker som arbetar med insatsen, sa vid ett IBMs kryptografimöte, "Vi hoppas ha den slutliga versionen helt klar och publicerad runt 2024."
6. Inte en ersättning för nuvarande datorer
Klassiska datorer är bättre på vissa uppgifter än kvantdatorer (e-post, kalkylblad och desktop publishing för att nämna några applikationer). Avsikten med kvantdatorer är att vara ett annat verktyg för att lösa olika problem, inte att ersätta klassiska datorer. Så ja, vi kommer fortfarande att ha datorsystem som vi känner det, eller en version av det som vi känner till för närvarande, under överskådlig framtid.
7. Närmar sig mainstream
Kvantteknologiska genombrott fortsätter att accelerera, investeringar flödar in och nystartade företag inom kvantdatorområdet fortsätter att föröka sig. Stora teknikföretag som Alibaba, Amazon, IBM, Google och Microsoft har redan lanserat kommersiella kvantberäkningsmolntjänster.
Även om kvantdatorer som koncept har funnits sedan början av 1980-talet, inträffade det första riktiga beviset på att kvantdatorer kunde hantera problem som var för komplicerade för klassiska datorer först i slutet av 2019, när Google meddelade att dess kvantdator hade löst en sådan beräkning på bara 200 sekunder. Goldman Sachs meddelade nyligen att de skulle kunna introducera kvantalgoritmer för att prissätta finansiella instrument om så snart som fem år. Honeywell räknar med att kvantum kommer att bilda en 1 biljon dollar industri under de kommande decennierna.
Storleken av aktivitet tyder på att CIO:er och andra ledare bör börja formulera sina kvantberäkningsstrategier, särskilt inom industrier, som läkemedel där effekten skulle vara betydande.
8. Det är inte precis runt hörnet
Även om betydande framsteg har gjorts när det gäller att bygga olika kvantberäkningssystem, är vi inte i närheten av att ha ett i varje organisation – än mindre i varje hushåll. Trots att kvantdatorföretagen har samlat in hundratals miljoner dollar, finns det inga förväntningar om att kvantdatorsystem kommer att bli en vardaglig standard under de kommande fem åren. Denna fördröjning beror till stor del på de svårigheter som fortfarande kvarstår, inklusive svårigheterna att konstruera, bygga och programmera kvantberäkningssystem, inklusive brus, fel, förlust av kvantkoherens och naturligtvis den höga prislappen förknippad med kvantberäkningssystem.
9. Halvledarchips och talang behövs
Pandemin medförde viktiga förändringar i vårt sätt att leva, inklusive normalisering av arbete hemifrån, störningar i försörjningskedjan och misstänksamma blickar för alla som hostar nära dig. Det lyfte också fram den höga efterfrågan men låga utbudet av halvledarchips. Från tekniska enheter till fordon, ökad efterfrågan har påverkat konsumentpriserna avsevärt. Med tillkomsten av kvantdatorer kommer efterfrågan bara att växa ytterligare, vilket påverkar tillgängligheten och kostnaden för halvledare i motsvarande grad. Utöver hårdvaruförsörjningsbegränsningarna finns det ännu inte tillräckligt med resurser utbildade för att stödja kvantberäkningssystem och det ekonomiska ekosystemet i stort.
10. Relaterade kvantberäkningsframsteg
De senaste åren har beräkningarna utvecklats på två stora sätt – genombrott inom maskininlärning för att utveckla algoritmer som förbättras automatiskt genom erfarenhet, och forskning om kvantdatorer som teoretiskt kan visa sig mer kraftfulla än någon superdator.
- Quantum memristor. Forskare har skapat den första prototypen av en enhet som kallas en kvant memristor, som kan hjälpa till att sammanföra det bästa från båda dessa världar – genom att kombinera artificiell intelligens med kvantberäkning för oöverträffade möjligheter.
- Skalbarhet/Quantum on a Chip. Föreställer du dig fortfarande ett stort rum fyllt med utrustning, monitorer för ren kvalitet och engagerad personal för temperaturkontroll när du tänker på kvantberäkning? Tja, lägg lite salsa på det och ge mig en drink eftersom den senaste utvecklingen nu har gjort det kvantberäkning på ett chip. Arbetet leddes av Cambridge-baserade kvantspecialist Riverlanes arbete med New York och London-baserade digitala kvantföretaget SEEQC. Kvantberäkningschippet har ett integrerat operativsystem för arbetsflöde och qubit-hantering.
Med tillkomsten av denna nya våg av datoranvändning har CIO:er och ledare inom alla branschvertikaler en förtroendeplikt och en unik möjlighet att hålla fingrarna på pulsen med en ny världsdefinierande teknologi som är kvantberäkning.
Även om utbredd användning och tillämpningar för kvantberäkning kan tyckas långt borta, är det nu dags för MSP:er och andra teknikföretag att börja utbilda sig själva i tekniken. När kunderna börjar höra mer om det – och ställa frågor – vill du vara redo med svaren och rådgivning om rätt riktning skräddarsydd för din kund.
(C) COMPTIA
