หมายเหตุบรรณาธิการ: โพสต์นี้เขียนโดย สภาที่ปรึกษา AI ของ CompTIA
+ + +
ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เทคโนโลยีเกิดใหม่มีความโดดเด่น ในบรรดาสิ่งเหล่านั้น คอมพิวเตอร์ควอนตัมมีศักยภาพเพียงอย่างเดียวที่จะเปลี่ยนแปลงโลกของเราได้มากที่สุด การประมวลผลแบบควอนตัมได้แสดงให้เห็นหลักฐานที่มีแนวโน้มว่าจะเร่งการคำนวณแบบฮิวริสติกในลักษณะที่เหลือเชื่อ ดังนั้น การใช้คอมพิวเตอร์ควอนตัมภายในโซลูชันที่ซับซ้อนเพื่อแก้ไขปัญหาในด้านเภสัชภัณฑ์และการค้นพบวัสดุ การเงิน การใช้งานยานยนต์อัตโนมัติ ปัญญาประดิษฐ์ และด้านอื่น ๆ จะมีผลกระทบสำคัญต่อชีวิตของเรา โดยเฉพาะอย่างยิ่งการประมวลผลควอนตัมมีศักยภาพในการขยายผลกระทบ (ทั้งเชิงบวกและเชิงลบ) ของแอปพลิเคชัน AI จำนวนมาก
“ฉันคิดว่า AI สามารถเร่งการประมวลผลควอนตัมได้ และคอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถเร่ง AI ได้”
ในขณะที่องค์กรต่าง ๆ ทำงานเพื่อเข้าสู่ความเป็นดิจิทัลมากขึ้น การคำนึงถึงการเปลี่ยนแปลงทางเทคโนโลยีที่กำลังจะเกิดขึ้นเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการวางแผนและกลยุทธ์ที่ดีขึ้น ด้วยความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีเหล่านี้ บริษัทต่างๆ อาจได้รับผลประโยชน์ที่แท้จริงจากการคำนวณด้วยควอนตัม ด้วยเหตุนี้ เรามาสำรวจ 10 สิ่งที่คุณควรทราบเมื่อพูดถึงโลกของควอนตัมคอมพิวติ้งและ AI
1. ลักษณะสำคัญของคอมพิวเตอร์ควอนตัม
ในสิ่งที่เรียกว่าคอมพิวเตอร์คลาสสิก บิตจะถูกตั้งโปรแกรมเป็นหน่วยข้อมูลที่มีค่าที่เป็นไปได้เป็นค่าหนึ่งและศูนย์ ในคอมพิวเตอร์ควอนตัม หน่วยข้อมูลจะถูกตั้งโปรแกรมด้วยบิตควอนตัม—qubits-ซึ่งสามารถแสดงถึงหนึ่ง ศูนย์ หรือการรวมกันของทั้งศูนย์และหนึ่งในเวลาเดียวกัน
การเปรียบเทียบที่ดีคือสวิตช์ไฟ ซึ่งในคอมพิวเตอร์คลาสสิกสามารถมีตำแหน่งเปิดหรือปิดได้ ด้วยคิวบิตในคอมพิวเตอร์ควอนตัม สวิตช์สามารถมีสเปกตรัมของตำแหน่งใดก็ได้ตั้งแต่เปิดปิดในเวลาเดียวกัน ความสามารถทางกายภาพของคิวบิตทำให้เกิดคุณสมบัติหลักสองประการของการคำนวณควอนตัม
- การทับซ้อน. นี่หมายถึงความสามารถของ qubit ที่จะเปิดและปิดพร้อมกันหรือที่ใดที่หนึ่งบนสเปกตรัมระหว่างทั้งสอง ความไม่แน่นอนและความน่าจะเป็นที่รวมอยู่ในหน่วยข้อมูลทำให้ระบบมีประสิทธิภาพในการแก้ปัญหาบางประเภท
- พัวพัน นี่คือความสามารถของ qubit ที่เชื่อมโยงเข้าด้วยกันเพื่อส่งผลต่อความเป็นอิสระของกันและกัน แม้ว่าพวกเขาจะแยกจากกันก็ตาม ด้วยเหตุนี้ หากเรามี qubit สองอันและตำแหน่งของอันหนึ่งเปลี่ยนไป อีกอันจะได้รับผลกระทบแม้ว่าคิวบิตจะถูกแยกออกจากกันก็ตาม คุณลักษณะนี้ให้ความสามารถอันทรงพลังในการเคลื่อนย้ายข้อมูลไปรอบๆ ด้วยความเร็วสูงอย่างไม่น่าเชื่อ
2. เร็วขึ้นและดีขึ้น
คอมพิวเตอร์ควอนตัมมีความสามารถพื้นฐานสี่ประการที่ทำให้แตกต่างจากคอมพิวเตอร์คลาสสิกในปัจจุบัน:
- การแยกตัวประกอบเฉพาะใช้ประโยชน์จากช่องว่างหลายมิติเพื่อสำรวจพื้นที่ปัญหาขนาดใหญ่และสามารถปฏิวัติการเข้ารหัสได้
- การเพิ่มประสิทธิภาพโดยการแก้ปัญหาใหญ่/ซับซ้อนด้วยความเร็วที่ไม่เคยมีมาก่อน
- การจำลอง ซึ่งคอมพิวเตอร์ควอนตัมจำลองปัญหาที่ซับซ้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ
- ปัญญาประดิษฐ์ควอนตัมพร้อมอัลกอริธึมที่ดีกว่า รวดเร็วและแม่นยำยิ่งขึ้น ทีมวิจัยควอนตัมของไอบีเอ็มพบว่าการพันกันของคิวบิตบนคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ทำการทดลองจำแนกข้อมูลช่วยลดอัตราข้อผิดพลาดลงครึ่งหนึ่งเมื่อเทียบกับคิวบิตที่ไม่พันกัน
การประยุกต์ในธุรกิจจะตอบโจทย์ปัญหาที่ซับซ้อน ตัวอย่างเช่น:
- การพัฒนาทางเภสัชกรรมจำเป็นต้องมีการสร้างแบบจำลองโมเลกุลของสารซึ่งเป็นเรื่องยากอย่างฉาวโฉ่ เนื่องจากอะตอมในโมเลกุลมีปฏิกิริยากับอะตอมอื่นในลักษณะที่ซับซ้อน คุณสมบัติการพัวพันที่สืบทอดมาจากคอมพิวเตอร์ควอนตัมทำให้ที่นี่ค่อนข้างดี
- การใช้ประโยชน์จาก AI ควอนตัมเพื่อเร่งเวลาและความแม่นยำสำหรับระบบการฝึกอบรม เช่น ในยานพาหนะที่ขับเคลื่อนอัตโนมัติ
ตั้งแต่บริการทางการเงิน ยาและผลิตภัณฑ์ทางการแพทย์ การดูแลสุขภาพ พลังงาน โทรคมนาคม สื่อ การเดินทาง โลจิสติกส์ และการประกันภัย และอื่นๆ อีกมากมาย มีอุตสาหกรรมจำนวนหนึ่งที่จะได้รับประโยชน์อย่างมากจากการประมวลผลควอนตัม
3. เครื่องขยายอคติ
เอฟเฟกต์การขยายของคอมพิวเตอร์ควอนตัมมีมากกว่าความเร็วและความแม่นยำ นอกจากนี้ยังเน้นย้ำถึงอคติแบบรวมที่มีอยู่ในโมเดล AI/ML ด้วยเหตุนี้ แอปพลิเคชันที่เสี่ยงต่ออคติของอัลกอริธึม (เช่น ในพื้นที่คัดกรองการจ้างงาน ตำรวจ ฯลฯ) จึงอาจยิ่งมีความเสี่ยงมากขึ้นไปอีก กล่าวอีกนัยหนึ่ง คอมพิวเตอร์ควอนตัมอาจมีผลข้างเคียงเชิงลบที่ขยายใหญ่ขึ้น ซึ่งอาจทำให้แอปพลิเคชันดังกล่าวเสี่ยงเกินไปที่จะใช้การควบคุมบรรเทาผลกระทบแบบพิเศษ นี่เป็นผลกระทบที่ไม่ได้ตั้งใจซึ่งใครก็ตามที่ทำงานกับ AI/การประมวลผลควอนตัมจะต้องรับรู้และคำนึงถึงในโซลูชันของตน
4. เพิ่มความซับซ้อนของอัลกอริทึม ความโปร่งใส และความสามารถในการอธิบาย
ปัญหาหลักในปัจจุบันของ AI คือการขาดความโปร่งใสและไม่สามารถอธิบายได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อมีการใช้ประโยชน์จากอัลกอริธึมที่ซับซ้อน เช่น การเรียนรู้เชิงลึก หากระบบ AI ถูกนำมาใช้เพื่อการตัดสินใจที่ส่งผลกระทบโดยตรงต่อชีวิต เช่น การตัดสินในห้องพิจารณาคดี ผลประโยชน์ทางสังคมต่อชุมชน หรือแม้แต่การตัดสินใจว่าใครจะได้รับเงินกู้ในอัตราเท่าใด สิ่งสำคัญโดยพื้นฐานคือการตัดสินใจนั้นสามารถเชื่อมโยงกับข้อเท็จจริงที่จับต้องได้ซึ่ง ไม่เลือกปฏิบัติในทางปฏิบัติ
เป็นที่เข้าใจได้ว่าการประมวลผลควอนตัมบนระบบ AI ดังกล่าวจะเพิ่มความซับซ้อนซึ่งสัมพันธ์กับความโปร่งใสและความสามารถในการอธิบายในทางลบ
5. มาตรฐานการเข้ารหัสใหม่
ข้อเสียเปรียบที่สำคัญของเทคโนโลยีที่ยอดเยี่ยมนี้คือความสามารถในการถอดรหัสการป้องกันจำนวนมากที่ใช้ในการรักษาความปลอดภัยอินเทอร์เน็ตและแอปพลิเคชันที่สำคัญอื่นๆ คอมพิวเตอร์ควอนตัมก่อให้เกิดภัยคุกคามร้ายแรงต่อระบบความปลอดภัยทางไซเบอร์ที่แทบทุกบริษัทพึ่งพา รหัสผ่านบัญชีออนไลน์ส่วนใหญ่ในปัจจุบัน รวมถึงธุรกรรมและการสื่อสารที่ปลอดภัยได้รับการปกป้องผ่านอัลกอริธึมการเข้ารหัส เช่น RSA หรือ SSL/TLS มาตรฐานปัจจุบันอาศัยความซับซ้อนในการแยกตัวประกอบจำนวนมากให้เป็นจำนวนเฉพาะ อย่างไรก็ตาม นี่เป็นปัญหาประเภทหนึ่งที่คอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถแก้ไขได้ดีเยี่ยม การทำลายรหัสผ่านด้วยมาตรฐานปัจจุบันของเราอาจต้องใช้เวลาถึง 100 ปีสำหรับคอมพิวเตอร์คลาสสิก แต่สามารถทำได้ภายในไม่กี่วินาทีด้วยคอมพิวเตอร์ควอนตัม ผลกระทบนี้มีมากกว่ารหัสผ่านบัญชีส่วนบุคคล ซึ่งรวมถึงการเปิดเผยการสื่อสารส่วนตัว ข้อมูลบริษัท และแม้แต่ความลับทางการทหาร เพื่อตอบโต้สิ่งนี้ สถาบันมาตรฐานและเทคโนโลยีแห่งชาติของสหรัฐอเมริกา (NIST) กำลังเป็นหัวหอกในความพยายามระดับโลกเพื่อค้นหาอัลกอริธึมการเข้ารหัสหลังควอนตัมที่รวดเร็วและเชื่อถือได้ Dustin Moody นักคณิตศาสตร์ของ NIST ที่ทำงานด้านความพยายามนี้ กล่าวในการประชุมวิทยาการเข้ารหัสลับของ IBM“เราหวังว่าจะมีเวอร์ชันสุดท้ายพร้อมและเผยแพร่ประมาณปี 2024”
6. ไม่ใช่สิ่งทดแทนสำหรับคอมพิวเตอร์ปัจจุบัน
คอมพิวเตอร์แบบคลาสสิกทำงานได้ดีกว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัม (อีเมล สเปรดชีต และการเผยแพร่บนเดสก์ท็อป เป็นต้น) จุดประสงค์ของคอมพิวเตอร์ควอนตัมคือการเป็นเครื่องมือที่แตกต่างในการแก้ปัญหาที่แตกต่างกัน ไม่ใช่เพื่อแทนที่คอมพิวเตอร์แบบคลาสสิก ใช่แล้ว เราจะยังคงมีระบบคอมพิวเตอร์อย่างที่เรารู้ หรือเวอร์ชันของระบบอย่างที่เรารู้ในปัจจุบัน ในอนาคตอันใกล้นี้
7. เข้าใกล้กระแสหลัก
ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีควอนตัมยังคงเร่งตัวขึ้นอย่างต่อเนื่อง การลงทุนหลั่งไหลเข้ามา และบริษัทสตาร์ทอัพในด้านการประมวลผลควอนตัมยังคงขยายตัวเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง บริษัทเทคโนโลยีขนาดใหญ่ เช่น Alibaba, Amazon, IBM, Google และ Microsoft ได้เปิดตัวบริการคลาวด์คอมพิวเตอร์ควอนตัมเชิงพาณิชย์แล้ว
แม้ว่าแนวคิดการประมวลผลควอนตัมจะมีมาตั้งแต่ต้นทศวรรษ 1980 แต่ข้อพิสูจน์ที่แท้จริงครั้งแรกว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถจัดการกับปัญหาที่ซับซ้อนเกินไปสำหรับคอมพิวเตอร์คลาสสิกได้นั้นเกิดขึ้นในช่วงปลายปี 2019 เท่านั้น เมื่อ Google ประกาศว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถแก้ไขการคำนวณดังกล่าวได้ภายในเวลาเพียง 200 ปี วินาที Goldman Sachs เพิ่งประกาศว่าจะเปิดตัวอัลกอริธึมควอนตัมเพื่อกำหนดราคาเครื่องมือทางการเงินภายในห้าปี ฮันนี่เวลล์คาดการณ์ว่าควอนตัมจะสร้างอุตสาหกรรมมูลค่า 1 ล้านล้านดอลลาร์ในทศวรรษข้างหน้า
กิจกรรมที่คึกคักแสดงให้เห็นว่า CIO และผู้นำคนอื่นๆ ควรเริ่มกำหนดกลยุทธ์การประมวลผลควอนตัม โดยเฉพาะในอุตสาหกรรม เช่น เภสัชภัณฑ์ ซึ่งผลกระทบจะมีนัยสำคัญ
8. มันไม่ตรงหัวมุมถนนเลย
แม้ว่าจะมีความก้าวหน้าที่สำคัญในการสร้างระบบคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่แตกต่างกัน แต่เราก็ไม่ได้เกือบจะมีระบบดังกล่าวในทุกองค์กร นับประสาอะไรกับทุกครัวเรือน ด้วยสตาร์ทอัพด้านควอนตัมคอมพิวติ้งที่ระดมทุนได้หลายร้อยล้านดอลลาร์ จึงไม่มีความคาดหวังว่าระบบคอมพิวเตอร์ควอนตัมจะกลายเป็นมาตรฐานในชีวิตประจำวันในอีกห้าปีข้างหน้า ความล่าช้านี้ส่วนใหญ่เกิดจากความยากลำบากที่ยังคงมีอยู่ รวมถึงความยากลำบากในการออกแบบ สร้าง และตั้งโปรแกรมระบบคอมพิวเตอร์ควอนตัม รวมถึงสัญญาณรบกวน ข้อผิดพลาด การสูญเสียการเชื่อมโยงกันของควอนตัม และแน่นอนว่าป้ายราคาสูงที่เกี่ยวข้องกับระบบคอมพิวเตอร์ควอนตัม
9. ต้องการชิปเซมิคอนดักเตอร์และผู้มีความสามารถพิเศษ
การแพร่ระบาดทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญในวิถีชีวิตของเรา รวมถึงการทำงานจากที่บ้านให้เป็นมาตรฐาน การหยุดชะงักของห่วงโซ่อุปทาน และการมองดูน่าสงสัยต่อใครก็ตามที่ไอใกล้ตัวคุณ นอกจากนี้ยังเน้นย้ำถึงความต้องการชิปเซมิคอนดักเตอร์ที่สูงแต่อุปทานต่ำ ตั้งแต่อุปกรณ์เทคโนโลยีไปจนถึงยานพาหนะ ความต้องการที่เพิ่มขึ้นส่งผลกระทบต่อราคาผู้บริโภคอย่างมาก ด้วยการถือกำเนิดของคอมพิวเตอร์ควอนตัม ความต้องการก็จะเพิ่มมากขึ้นเท่านั้น ซึ่งส่งผลกระทบต่อความพร้อมใช้งานและต้นทุนของเซมิคอนดักเตอร์ตามลำดับ นอกเหนือจากข้อจำกัดด้านการจัดหาฮาร์ดแวร์แล้ว ยังมีทรัพยากรที่ได้รับการฝึกอบรมไม่เพียงพอที่จะสนับสนุนระบบคอมพิวเตอร์ควอนตัมและระบบนิเวศทางเศรษฐกิจโดยรวม
10. ความก้าวหน้าด้านคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่เกี่ยวข้อง
ช่วงไม่กี่ปีมานี้ เราได้เห็นความก้าวหน้าของการประมวลผลในสองวิธีหลักๆ ได้แก่ ความก้าวหน้าในการเรียนรู้ของเครื่องเพื่อพัฒนาอัลกอริธึมที่ปรับปรุงโดยอัตโนมัติผ่านประสบการณ์ และการวิจัยเกี่ยวกับคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่สามารถพิสูจน์ได้ในทางทฤษฎีว่ามีประสิทธิภาพมากกว่าซูเปอร์คอมพิวเตอร์ใดๆ
- เมมริสเตอร์ควอนตัม. นักวิทยาศาสตร์ได้สร้างอุปกรณ์ต้นแบบชิ้นแรกที่เรียกว่า a เมมริสเตอร์ควอนตัมซึ่งอาจช่วยรวบรวมสิ่งที่ดีที่สุดของทั้งสองโลกเข้าด้วยกัน นั่นคือการผสมผสานปัญญาประดิษฐ์เข้ากับการประมวลผลควอนตัมเพื่อความสามารถที่ไม่เคยมีมาก่อน
- ความสามารถในการปรับขนาด/ควอนตัมบนชิป. คุณยังคงจินตนาการถึงห้องขนาดใหญ่ที่เต็มไปด้วยอุปกรณ์ต่างๆ จอภาพคุณภาพที่สะอาด และพนักงานที่ทุ่มเทเพื่อการควบคุมอุณหภูมิเมื่อคิดถึงการประมวลผลควอนตัมหรือไม่ ใส่ซัลซ่าลงไปแล้วส่งเครื่องดื่มให้ฉันหน่อย เพราะตอนนี้มีพัฒนาการล่าสุด การคำนวณควอนตัมบนชิป. งานนี้นำโดย Riverlanes ผู้เชี่ยวชาญด้านควอนตัมจากเคมบริดจ์ ร่วมกับ SEEQC บริษัทควอนตัมดิจิทัลในนิวยอร์กและลอนดอน ชิปประมวลผลควอนตัมมีระบบปฏิบัติการแบบบูรณาการสำหรับการจัดการเวิร์กโฟลว์และควิบิต
ด้วยการถือกำเนิดของคลื่นลูกใหม่แห่งการประมวลผล CIO และผู้นำในอุตสาหกรรมแนวดิ่งทั้งหมดมีหน้าที่ที่ได้รับความไว้วางใจและโอกาสพิเศษในการจับตาดูเทคโนโลยีใหม่ที่กำหนดระดับโลกซึ่งก็คือการประมวลผลควอนตัม
แม้ว่าการนำไปใช้อย่างกว้างขวางและการใช้งานคอมพิวเตอร์ควอนตัมอาจดูห่างไกล แต่บัดนี้ก็ถึงเวลาสำหรับ MSP และบริษัทเทคโนโลยีอื่นๆ ที่จะเริ่มให้ความรู้เกี่ยวกับเทคโนโลยีด้วยตนเอง เมื่อลูกค้าเริ่มได้ยินเกี่ยวกับเรื่องนี้มากขึ้น—และถามคำถาม—คุณจะต้องเตรียมคำตอบและคำแนะนำเกี่ยวกับทิศทางที่ถูกต้องซึ่งออกแบบมาเพื่อลูกค้าของคุณโดยเฉพาะ
(ค) คอมเทีย
