Khi nào máy tính lượng tử cuối cùng sẽ thâm nhập vào thị trường?

Với rất nhiều hứng thú xung quanh điện toán lượng tử - bao gồm cả một chương trình mới trị giá 2.5 tỷ bảng, kéo dài một thập kỷ của Vương quốc Anh – làm thế nào chúng ta có thể cố gắng dự đoán những gì tương lai sẽ mang lại? Một nơi để bắt đầu là một biểu đồ được tạo ra vào năm 1995 bởi Jackie Fenn, một nhà phân tích từ công ty tư vấn công nghệ Hoa Kỳ Gartner Inc. Hiện được gọi là “chu kỳ cường điệu của Gartner”, nó cho thấy kỳ vọng xung quanh một công nghệ cụ thể phát triển như thế nào theo thời gian. Bản thân tôi đã trải qua một vài chu kỳ công nghệ, tôi có thể yên tâm nói rằng biểu đồ này khá chính xác.

Chúng tôi luôn bắt đầu với một “trình kích hoạt công nghệ”, khi mọi người nhận thấy rằng một điều gì đó lớn lao đang xảy ra. Tiền lãi tăng mạnh và tiền bắt đầu chảy vào. Sự phấn khích tăng lên cho đến khi chúng ta đạt đến “đỉnh của kỳ vọng bị thổi phồng”. Sau đó, sự quan tâm bắt đầu giảm trở lại cho đến khi chúng ta rơi vào “đáy vỡ mộng” khi mọi người nhận ra mọi thứ khó khăn và phức tạp hơn tưởng tượng. Sau đó, hoạt động sẽ tăng trở lại thông qua “dốc giác ngộ” cho đến khi chúng ta đạt đến “cao nguyên năng suất”, nơi các công ty – cuối cùng – nhận ra điều gì hiệu quả và biết khách hàng muốn gì.

Điều mà chu kỳ cường điệu của Gartner cho chúng ta biết là sẽ có rất nhiều người chiến thắng trong điện toán lượng tử nhưng cũng có rất nhiều kẻ thua cuộc. Một số công ty sẽ hết tiền vì họ đã làm theo những cách tiếp cận không thể mở rộng quy mô khi thị trường mở rộng hoặc do thực hiện kém, sai thời điểm hoặc quản lý. Tuy nhiên, ngay bây giờ, có rất nhiều tiền đổ vào điện toán lượng tử, với ước tính từ nội bộ lượng tử đặt con số ở mức 3.2 tỷ bảng vào năm 2022.

Một số công ty thậm chí còn nhận được đơn đặt hàng sản phẩm. Chúng bao gồm Lượng tử phổ quát, đã bỏ túi hợp đồng trị giá 67 triệu euro với Trung tâm hàng không vũ trụ Đức. Ngoài ra còn có Máy tính ORCA, đã thắng giải thưởng khởi nghiệp từ Viện Vật lý vào năm 2020 và hiện đã có đơn đặt hàng thiết bị ORCA PT-1 từ Bộ Quốc phòng Vương quốc Anh và các thiết bị khác từ Trung tâm Điện toán Lượng tử Israel. Máy của ORCA là máy đầu tiên thuộc loại này có thể hoạt động ở nhiệt độ phòng.

Nhiều khách hàng tiềm năng sẽ không hiểu lợi ích của máy tính lượng tử cho đến khi họ thấy các hệ thống hoạt động giải quyết được vấn đề của họ

Nhưng như ông chủ ORCA Richard Murray đã chỉ ra một cách đúng đắn trong mới đây Forbes bài viết , thách thức là tìm ra máy tính lượng tử có thể được sử dụng tốt nhất cho mục đích gì. Như với bất kỳ công nghệ mới nào, không có câu trả lời dễ dàng, với nhiều khách hàng tiềm năng không hiểu được lợi ích cho đến khi họ thấy các hệ thống đang hoạt động giải quyết được vấn đề của họ. Tuy nhiên, có thể nói rằng máy tính lượng tử sẽ đặc biệt giỏi trong việc giải quyết một số vấn đề mà máy tính cổ điển khó hoặc thậm chí không thể giải được.

Một trong những ứng dụng nổi tiếng nhất là thuật toán Shor của, có thể phân tích các số lớn nhanh hơn theo cấp số nhân so với các thuật toán cổ điển. Thật vậy, Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia Hoa Kỳ (NIST) đã nói rằng máy tính lượng tử, vào năm 2029, sẽ có thể phá vỡ cơ sở hạ tầng khóa công khai hiện có như Mã hóa AES 128-bit, hiện được sử dụng để bảo vệ thông tin nhạy cảm được gửi qua internet.

Ứng dụng này đang thúc đẩy thị trường và nhu cầu về máy lớn với 10,000 bit lượng tử (qubit) trở lên. Chúng chủ yếu sẽ được sử dụng cho các hoạt động tình báo để giải mã dữ liệu đã được lưu trữ với lượng mã hóa tương đối thấp (mặc dù trớ trêu thay, dữ liệu đó có thể sẽ cũ và không có giá trị). Vì vậy, nếu máy tính lượng tử trở thành hiện thực, khả năng bẻ khóa các thuật toán mã hóa của chúng sẽ làm tổn hại đến tính bảo mật của Internet và gây tổn hại đến an ninh toàn cầu.

Đó là một vấn đề được nhiều chính phủ và tổ chức công nhận bao gồm chính NIST, đã đưa ra một chương trình để phát triển mới Tiêu chuẩn mật mã “hậu lượng tử” sẽ chống lại các cuộc tấn công của máy tính lượng tử. Các tiêu chuẩn mới này sẽ được thiết kế để bảo mật ngay cả khi kẻ tấn công có máy tính lượng tử.

Lam cho no hoạt động

Các máy tính lượng tử mạnh mẽ, tiết kiệm chi phí cũng sẽ rất giỏi trong việc sử dụng các thuật toán đặc biệt để giải quyết các vấn đề “tối ưu hóa” phức tạp, chẳng hạn như lập lịch trình, định tuyến và hậu cần. Những điều này liên quan đến việc tìm kiếm giải pháp tối ưu từ rất nhiều khả năng - nổi tiếng nhất là “vấn đề nhân viên bán hàng du lịch”, yêu cầu tìm con đường ngắn nhất có thể giữa các thành phố khác nhau để mỗi thành phố được đến ít nhất một lần trước khi trở về nhà. Các công ty như Amazon, Fedex và UPS, tập trung vào giao hàng và hậu cần, chắc chắn sẽ muốn tham gia vào công nghệ lượng tử.

Một ứng dụng thú vị khác sẽ liên quan đến việc mô phỏng các hệ thống lượng tử, điều này rất khó thực hiện với một thiết bị cổ điển. Do đó, máy tính lượng tử sẽ hoàn hảo cho hóa học lượng tử, bao gồm mô phỏng hành vi của các phân tử và phản ứng hóa học. Tôi có thể tưởng tượng ra một thị trường tiềm năng to lớn cho các công ty dược phẩm phát triển các loại thuốc mới, các nhà sản xuất chế tạo các loại pin mới hoặc các công ty tạo ra vật liệu mới.

Sau đó có máy học và trí tuệ nhân tạo (AI). Máy tính lượng tử sẽ có thể cải thiện các thuật toán máy học – có khả năng khá đáng kể – bằng cách cung cấp các quy trình tối ưu hóa nhanh hơn và hiệu quả hơn hoặc bằng cách khám phá các mô hình và kiến ​​trúc mới. Đây có thể là một thị trường mới rộng lớn, nhưng nó sẽ phụ thuộc vào lĩnh vực công nghệ lượng tử xây dựng các máy tính lượng tử thực tế, quy mô lớn và phát triển các thuật toán và ứng dụng có thể tận dụng các khả năng độc đáo của chúng.

Dân chủ hóa hệ sinh thái lượng tử: Krysta Svore của Microsoft trên con đường hướng tới một máy tính lượng tử có thể mở rộng

Trên thực tế, có nhiều cách tiếp cận ở cấp độ phần cứng lượng tử. Như tôi đã đề cập, các công ty như Google, IBM, Orca, Rigetti và Universal Quantum đã và đang phát triển bộ xử lý lượng tử với số lượng qubit ngày càng tăng. Đã có rất nhiều nghiên cứu về việc phát triển các loại qubit mới, chẳng hạn như qubit topo, có khả năng chống nhiễu và lỗi tốt hơn. Nhưng không rõ liệu chúng sẽ chiến thắng hay liệu các qubit siêu dẫn, bẫy ion, silicon hay qubit quang học sẽ chiếm ưu thế.

Chúng tôi cũng sẽ phải phát triển các hệ điều hành cho tất cả các tùy chọn phần cứng này, trong khi các thuật toán cũng sẽ phải được xây dựng và thử nghiệm. Trên thực tế, sẽ mất nhiều năm – nếu không muốn nói là hàng thập kỷ – trước khi khách hàng tiềm năng có thể hiểu đầy đủ lợi ích chi phí của máy tính lượng tử. Tại sao phải chi tiền cho một máy tính lượng tử mới nếu một máy tính cổ điển cũng có thể thực hiện công việc đó?

Sự không chắc chắn xung quanh máy tính lượng tử sẽ chỉ biến mất khi ai đó bắt đầu bán một nền tảng phần cứng có thể mở rộng, giá cả phải chăng, với 10,000 qubit trở lên

Chắc chắn, một số ứng dụng ban đầu của máy tính lượng tử sẽ tiếp cận thị trường, nhưng sự không chắc chắn xung quanh những chiếc máy này sẽ chỉ biến mất khi ai đó bắt đầu bán một nền tảng phần cứng có thể mở rộng, giá cả phải chăng, với 10,000 qubit trở lên. Đó là khi điện toán lượng tử sẽ cất cánh và chúng ta sẽ chắc chắn chúng tốt cho việc gì. Các nhà vật lý có thể kinh ngạc về mọi thứ lượng tử, nhưng khi nào nó sẽ đạt đến “cao nguyên năng suất” đó thì ai cũng đoán được.

• Phân phối nội dung và PR được hỗ trợ bởi SEO. Được khuếch đại ngay hôm nay.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Khuếch đại kiến ​​thức. Truy cập Tại đây.
• nguồn: https://physicsworld.com/a/when-will-quantum-computers-finally-break-into-the-market/