Ghi chú của biên tập viên: Bài đăng này được viết bởi Hội đồng tư vấn AI của CompTIA.
+ + +
Trong những năm gần đây, các công nghệ mới nổi đã trở nên nổi bật. Trong số đó, điện toán lượng tử có tiềm năng duy nhất để thay đổi thế giới của chúng ta nhiều nhất. Điện toán lượng tử đã cho thấy bằng chứng đầy hứa hẹn để tăng tốc độ tính toán heuristic một cách đáng kinh ngạc. Do đó, việc áp dụng điện toán lượng tử trong các giải pháp phức tạp để giải quyết các vấn đề trong khám phá dược phẩm và vật liệu, tài chính, ứng dụng xe tự lái, trí tuệ nhân tạo và các lĩnh vực khác sẽ có tác động đáng kể đến cuộc sống của chúng ta. Đặc biệt, điện toán lượng tử có khả năng phóng đại các tác động (cả tích cực và tiêu cực) của nhiều ứng dụng AI.
“Tôi nghĩ AI có thể tăng tốc điện toán lượng tử và điện toán lượng tử có thể tăng tốc AI.”
– Giám đốc điều hành Google Sundar Pichai
Khi các tổ chức nỗ lực để trở nên kỹ thuật số hơn, việc ghi nhớ những chuyển đổi công nghệ sắp tới là rất quan trọng để lập kế hoạch và chiến lược tốt hơn. Nhờ những tiến bộ công nghệ này, các công ty có thể thu được lợi ích thực sự từ điện toán lượng tử. Với ý nghĩ đó, hãy cùng khám phá 10 điều bạn nên biết khi nói đến thế giới điện toán lượng tử và AI.
1. Đặc điểm chính của máy tính lượng tử
Trong cái gọi là máy tính cổ điển, các bit được lập trình dưới dạng đơn vị dữ liệu với các giá trị có thể là số một và số không. Trong máy tính lượng tử, các đơn vị dữ liệu được lập trình bằng bit lượng tử—qubit-có thể đại diện cho một, một số không hoặc kết hợp cả hai số không và một cùng một lúc.
Một sự tương tự tốt là một công tắc đèn, trong các máy tính cổ điển có thể có vị trí bật hoặc tắt. Với các qubit trong máy tính lượng tử, công tắc có thể có bất kỳ phổ vị trí nào từ bật đến tắt cùng một lúc. Khả năng vật lý của các qubit mang lại hai đặc điểm chính của điện toán lượng tử.
- Chồng chất. Điều này đề cập đến khả năng bật và tắt của các qubit cùng một lúc hoặc ở đâu đó trên phổ giữa hai loại. Sự không chắc chắn và xác suất này được đưa vào đơn vị dữ liệu làm cho hệ thống trở nên mạnh mẽ trong việc giải quyết một số loại vấn đề nhất định.
- Sự vướng víu. Đây là khả năng của các qubit được liên kết với nhau để ảnh hưởng đến sự độc lập của nhau ngay cả khi chúng tách biệt về mặt vật lý. Như vậy, nếu chúng ta có hai qubit và vị trí của một qubit bị thay đổi, qubit kia sẽ bị ảnh hưởng ngay cả khi các qubit được tách ra. Đặc điểm này mang lại khả năng mạnh mẽ trong việc di chuyển thông tin xung quanh với tốc độ cực cao.
2. Nhanh hơn và Tốt hơn
Máy tính lượng tử có bốn khả năng cơ bản phân biệt chúng với máy tính cổ điển ngày nay:
- Thừa số nguyên tố tận dụng các không gian đa chiều để khám phá các không gian vấn đề lớn và có thể cách mạng hóa mã hóa.
- Tối ưu hóa bằng cách giải quyết các vấn đề lớn/phức tạp với tốc độ chưa từng thấy.
- Mô phỏng, trong đó máy tính lượng tử mô hình hóa các vấn đề phức tạp một cách hiệu quả.
- Trí tuệ nhân tạo lượng tử với các thuật toán tốt hơn, nhanh hơn và chính xác hơn. Nhóm nghiên cứu lượng tử của IBM đã phát hiện ra rằng các qubit vướng víu trên máy tính lượng tử chạy thử nghiệm phân loại dữ liệu đã giảm một nửa tỷ lệ lỗi so với các qubit không rối.
Các ứng dụng trong kinh doanh sẽ giải quyết các vấn đề phức tạp. Ví dụ:
- Việc phát triển dược phẩm đòi hỏi mô hình hóa phân tử chất vốn rất khó vì các nguyên tử trong phân tử tương tác với các nguyên tử khác theo những cách phức tạp. Thuộc tính vướng víu kế thừa của máy tính lượng tử khá phù hợp ở đây.
- Tận dụng trí tuệ nhân tạo lượng tử để tăng tốc thời gian và độ chính xác cho các hệ thống đào tạo, chẳng hạn như hệ thống trên xe tự hành.
Từ dịch vụ tài chính, dược phẩm và các sản phẩm y tế, chăm sóc sức khỏe, năng lượng, viễn thông, truyền thông, du lịch, hậu cần và bảo hiểm, v.v., có một số ngành sẽ được hưởng lợi đáng kể từ điện toán lượng tử.
3. Bộ khuếch đại thiên vị
Hiệu ứng khuếch đại của điện toán lượng tử vượt xa tốc độ và độ chính xác. Nó cũng làm nổi bật xu hướng cố hữu tồn tại trong các mô hình AI/ML. Do đó, các ứng dụng dễ bị sai lệch thuật toán (ví dụ: trong không gian sàng lọc việc làm, chính sách, v.v.) thậm chí có thể trở nên nghiêm trọng hơn. Nói cách khác, điện toán lượng tử có thể có tác dụng phụ tiêu cực phóng đại có thể khiến các ứng dụng như vậy trở nên quá rủi ro khi sử dụng các biện pháp kiểm soát giảm thiểu đặc biệt không có. Đây là một tác động ngoài ý muốn mà bất kỳ ai làm việc với AI/điện toán lượng tử đều phải nhận ra và tính đến trong các giải pháp của họ.
4. Tăng độ phức tạp, tính minh bạch và khả năng giải thích của thuật toán
Một vấn đề cốt lõi hiện tại với AI là sự thiếu minh bạch và khả năng giải thích của nó, đặc biệt là khi các thuật toán phức tạp như học sâu được tận dụng. Nếu một hệ thống AI đang được sử dụng cho các quyết định ảnh hưởng trực tiếp đến cuộc sống, chẳng hạn như quyết định của tòa án, lợi ích xã hội cho cộng đồng hoặc thậm chí quyết định ai sẽ được vay và với tỷ lệ bao nhiêu, thì về cơ bản, quyết định đó có thể được gắn với các sự kiện hữu hình không phân biệt đối xử trong thực tế.
Có thể hiểu được, điện toán lượng tử trên các hệ thống AI như vậy làm tăng độ phức tạp tương quan bất lợi với tính minh bạch và khả năng giải thích.
5. Một tiêu chuẩn mật mã mới
Một nhược điểm chính của công nghệ tuyệt vời này là khả năng phá vỡ nhiều biện pháp phòng thủ được sử dụng để bảo mật internet và các ứng dụng quan trọng khác. Điện toán lượng tử đặt ra một mối đe dọa nghiêm trọng đối với các hệ thống an ninh mạng mà hầu hết mọi công ty đều dựa vào. Hầu hết các mật khẩu tài khoản trực tuyến và các giao dịch và liên lạc an toàn ngày nay đều được bảo vệ thông qua các thuật toán mã hóa như RSA hoặc SSL/TLS. Tiêu chuẩn hiện tại dựa trên sự phức tạp trong việc phân tích các số lớn thành số nguyên tố. Tuy nhiên, đây là một loại vấn đề mà máy tính lượng tử giải quyết rất tốt. Việc phá mật khẩu với các tiêu chuẩn hiện tại của chúng tôi sẽ mất 100 năm đối với máy tính cổ điển nhưng có thể hoàn thành chỉ trong vài giây với máy tính lượng tử. Tác động này vượt ra ngoài mật khẩu tài khoản cá nhân—nó bao gồm cả việc tiết lộ thông tin liên lạc riêng tư, dữ liệu công ty và thậm chí cả bí mật quân sự. Để chống lại điều này, Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia Hoa Kỳ (NIST) đang dẫn đầu nỗ lực toàn cầu nhằm tìm ra các thuật toán mã hóa hậu lượng tử nhanh và đáng tin cậy. Dustin Moody, một nhà toán học của NIST làm việc trong nỗ lực này, đã nói tại một cuộc họp về mật mã của IBM, “Chúng tôi hy vọng sẽ có phiên bản cuối cùng hoàn chỉnh và xuất bản vào khoảng năm 2024.”
6. Không phải là sự thay thế cho các máy tính hiện tại
Máy tính cổ điển thực hiện một số tác vụ tốt hơn so với máy tính lượng tử (email, bảng tính và xuất bản trên máy tính để bàn để đặt tên cho một số ứng dụng). Mục đích của máy tính lượng tử là trở thành một công cụ khác để giải quyết các vấn đề khác nhau, không phải để thay thế máy tính cổ điển. Vì vậy, vâng, chúng tôi vẫn sẽ có các hệ thống máy tính như chúng tôi biết hoặc một phiên bản của nó như chúng tôi hiện đang biết, trong tương lai gần.
7. Tiếp cận dòng chính
Những đột phá về công nghệ lượng tử tiếp tục tăng tốc, đầu tư đang đổ vào và các công ty khởi nghiệp trong không gian điện toán lượng tử tiếp tục nhân lên. Các công ty công nghệ lớn như Alibaba, Amazon, IBM, Google và Microsoft đã tung ra các dịch vụ đám mây điện toán lượng tử thương mại.
Mặc dù khái niệm điện toán lượng tử đã xuất hiện từ đầu những năm 1980, nhưng bằng chứng thực tế đầu tiên cho thấy máy tính lượng tử có thể xử lý các vấn đề quá phức tạp đối với máy tính cổ điển chỉ xuất hiện vào cuối năm 2019, khi Google thông báo rằng máy tính lượng tử của họ đã giải được một phép tính như vậy chỉ trong 200 giây. Goldman Sachs gần đây đã thông báo rằng họ có thể giới thiệu các thuật toán lượng tử để định giá các công cụ tài chính trong vòng 1 năm tới. Honeywell dự đoán rằng lượng tử sẽ hình thành một ngành công nghiệp trị giá XNUMX nghìn tỷ đô la trong những thập kỷ tới.
Hàng loạt hoạt động gợi ý rằng các CIO và các nhà lãnh đạo khác nên bắt đầu xây dựng các chiến lược điện toán lượng tử của họ, đặc biệt là trong các ngành công nghiệp, chẳng hạn như dược phẩm, nơi có tác động đáng kể.
8. Nó không ở ngay góc phố
Mặc dù đã đạt được những tiến bộ đáng kể trong việc xây dựng các hệ thống máy tính lượng tử khác nhau, nhưng chúng ta vẫn chưa thể có một hệ thống trong mọi tổ chức—chứ đừng nói đến mọi hộ gia đình. Bên cạnh các công ty khởi nghiệp điện toán lượng tử đã huy động được hàng trăm triệu đô la, không có kỳ vọng hệ thống điện toán lượng tử sẽ trở thành tiêu chuẩn hàng ngày trong XNUMX năm tới. Sự chậm trễ này phần lớn là do những khó khăn vẫn còn tồn tại, bao gồm những khó khăn trong kỹ thuật, xây dựng và lập trình hệ thống máy tính lượng tử, bao gồm tiếng ồn, lỗi, mất kết hợp lượng tử và tất nhiên là giá cao liên quan đến hệ thống máy tính lượng tử.
9. Chip bán dẫn và nhân tài cần thiết
Đại dịch đã mang đến những thay đổi quan trọng trong cách chúng ta sống, bao gồm việc bình thường hóa công việc tại nhà, gián đoạn chuỗi cung ứng và những cái nhìn nghi ngờ đối với bất kỳ ai ho gần bạn. Nó cũng nhấn mạnh nhu cầu cao nhưng nguồn cung chip bán dẫn thấp. Từ thiết bị công nghệ đến xe cộ, nhu cầu gia tăng đã tác động đáng kể đến giá tiêu dùng. Với sự ra đời của máy tính lượng tử, nhu cầu sẽ chỉ tăng cao hơn nữa, tác động tương ứng đến tính sẵn có và chi phí của chất bán dẫn. Ngoài những hạn chế về nguồn cung phần cứng, gần như không có đủ tài nguyên được đào tạo để hỗ trợ các hệ thống máy tính lượng tử và hệ sinh thái kinh tế nói chung.
10. Những tiến bộ liên quan đến máy tính lượng tử
Những năm gần đây đã chứng kiến sự tiến bộ của điện toán theo hai cách chính—những đột phá trong học máy để phát triển các thuật toán tự động cải thiện thông qua kinh nghiệm và nghiên cứu về các máy tính lượng tử có thể chứng minh về mặt lý thuyết là mạnh hơn bất kỳ siêu máy tính nào.
- điện trở lượng tử. Các nhà khoa học đã tạo ra nguyên mẫu đầu tiên của một thiết bị được gọi là điện trở lượng tử, có thể giúp tập hợp những gì tốt nhất của cả hai thế giới đó—kết hợp trí tuệ nhân tạo với điện toán lượng tử để tạo ra những khả năng chưa từng có.
- Khả năng mở rộng/Lượng tử trên chip. Bạn có còn tưởng tượng ra một căn phòng rộng lớn chứa đầy thiết bị, màn hình cho chất lượng sạch và đội ngũ nhân viên tận tâm kiểm soát nhiệt độ khi nghĩ đến điện toán lượng tử không? Chà, cho một ít salsa lên và đưa cho tôi đồ uống vì những phát triển gần đây đã có điện toán lượng tử trên chip. Công trình được dẫn đầu bởi công việc của chuyên gia lượng tử Riverlanes có trụ sở tại Cambridge với công ty lượng tử kỹ thuật số SEEQC có trụ sở tại New York và London. Chip điện toán lượng tử có một hệ điều hành tích hợp để quản lý quy trình công việc và qubit.
Với sự ra đời của làn sóng điện toán mới này, CIO và các nhà lãnh đạo trong tất cả các ngành dọc có nhiệm vụ được ủy thác và cơ hội duy nhất để nắm bắt nhịp đập của một công nghệ xác định thế giới mới là điện toán lượng tử.
Mặc dù việc áp dụng rộng rãi và các ứng dụng cho điện toán lượng tử có vẻ còn rất xa vời, nhưng giờ là lúc để MSP và các công ty công nghệ khác bắt đầu tự học về công nghệ này. Khi khách hàng bắt đầu nghe nhiều hơn về nó—và đặt câu hỏi—bạn muốn sẵn sàng với câu trả lời và tư vấn về hướng đi phù hợp cho khách hàng của mình.
(C) MÁY TÍNH
