Przyszłość obliczeń kwantowych: Prognozy na rok 2024

Oczekuje się, że dziedzina obliczeń kwantowych przejdzie od fizycznych kubitów do kubitów logicznych z korekcją błędów i zwiększy globalną współpracę w zakresie badań kwantowych w 2024 roku, który będzie wielkim rokiem dla tej technologii. Ogłoszenie przez Atom Computing komputera kwantowego o pojemności 1225 kubitów, prawie trzykrotnie większego niż Osprey firmy IBM, który był poprzednim faworytem, podkreśla, że znajdujemy się u progu nowej ery w informatyce. Skok ten wzmacnia potencjał obliczeń kwantowych do zrewolucjonizowania branż takich jak farmaceutyka i cyberbezpieczeństwo, umożliwiając obliczenia o niewyobrażalnej złożoności. Coraz częściej uważa się jednak, że obliczenia kwantowe będą napędzane przez jakość kubitów, a nie ich ilość.

Jakość kubitów ponad ilością

John Prisco uważa, że w 2024 roku na rynku komputerów kwantowych nastąpi odejście od obsesji na punkcie koncepcji przewagi kwantowej i liczby kubitów. Zamiast tego branża skupi się na usuwaniu błędów i rozwiązywaniu praktycznych problemów. "Oczekuje się, że giganci obliczeń kwantowych ponownie skoncentrują swoje wysiłki na logicznym liczeniu kubitów, przedkładając jakość kubitów nad ich ilość, co do tej pory dominowało w debacie. Niestety, chociaż rok 2024 może nie przynieść zdecydowanej konsolidacji metod projektowania komputerów kwantowych, ta niepewność stawia pod znakiem zapytania ogólny rozwój i kierunek branży.

Na rynku komputerów kwantowych wkrótce zostanie wyeliminowana jedna z obecnych modalności, co oznacza, że rok 2024 nie przyniesie skupienia się na rozwoju - to zły znak w czasie, gdy branża próbuje przejść od głośnych wyczynów do namacalnego wpływu na rzeczywisty świat. Przejście od zwykłej zabawy liczbami do wytrwałego naprawiania błędów i budowania funkcjonalnych aplikacji pokazuje dojrzałość branży. Przejście to, choć obarczone niepewnością, stanowi punkt krytyczny. Podczas gdy branża zmaga się z przełożeniem teoretycznych możliwości na rzeczywiste zastosowania, pojawia się kolejne wyzwanie: implikacje obliczeń kwantowych dla bezpieczeństwa danych, w szczególności sposób, w jaki hakerzy mogą wykorzystać tę rodzącą się technologię do przechowywania zaszyfrowanych danych dzisiaj w celu ich odszyfrowania jutro.

​​

Hakerzy będą przechowywać dane do późniejszego odszyfrowania

Fred Rivaine, CTO firmy Dashlane, ostrzega, że technologia kwantowa rozwija się bardzo szybko, a potrzeba stosowania odpornych na kwanty metod szyfrowania nie jest już opcjonalna. Zbliżające się zagrożenie złamania przez komputer kwantowy istniejących standardów szyfrowania, takich jak algorytmy szyfrowania RSA lub ECC, podkreśla, że organizacje dowolnej wielkości i działające w dowolnej branży muszą ocenić, gdzie mogą być zagrożone i już dziś przejść na kryptografię post-kwantową.

Wraz z rozwojem obliczeń kwantowych i ataków opartych na sztucznej inteligencji pojawi się nowa generacja cyberzagrożeń. Zespoły ds. cyberbezpieczeństwa będą musiały bronić się nie tylko przed złośliwym oprogramowaniem i tradycyjnymi włamaniami, ale także przed atakami kwantowymi typu "zapisz teraz - odszyfruj później", taktykami uczenia maszynowego przeciwników i schematami inżynierii społecznej opartymi na sztucznej inteligencji. Będzie to wymagało od specjalistów ds. cyberbezpieczeństwa posiadania szerszego zestawu umiejętności oraz lepszych narzędzi i platform obronnych.

Błędne przekonania na temat obliczeń kwantowych

Istnieje wiele błędnych przekonań na temat obliczeń kwantowych. Tony Attlee, prezes i dyrektor operacyjny Quantinuum, szybko zauważa, że komputery kwantowe nie pojawią się za dziesięć czy piętnaście lat. Już teraz mamy komputery kwantowe, które potrafią robić rzeczy, których nie potrafią klasyczne komputery". Innym błędnym przekonaniem jest to, że komputery kwantowe będą robić tylko jedną rzecz. Attlee wyjaśnił, że podczas gdy rozwój obliczeń kwantowych koncentrował się głównie na zastosowaniach biznesowych, technologia ta nieświadomie stała się akceleratorem do rozwiązywania złożonych problemów naukowych.

Na przykład problemy, które często są domeną organizacji takich jak CERN i projektów takich jak Wielki Zderzacz Hadronów, mogą być teraz rozwiązywane w sposób, który wcześniej uważano za niemożliwy. Historia ludzkości uczy nas, że jeśli dasz genialnym ludziom niesamowite narzędzia, znajdą oni sposób na ich wykorzystanie. Widzimy to w czasie rzeczywistym. Zasadniczo obliczenia kwantowe stały się narzędziem transformacyjnym, które może sprawić, że koncepcje teoretyczne staną się namacalne, oferując nową soczewkę, przez którą możemy zrozumieć wszechświat".

Na które branże będą miały wpływ obliczenia kwantowe?

Usługi finansowe, duże banki i firmy handlowe wykorzystują możliwości kwantowe do optymalizacji swoich portfeli i poprawy wykrywania oszustw. Sektor farmaceutyczny polega na obliczeniach kwantowych w celu skutecznego odkrywania leków. Jednocześnie firmy koncentrujące się na zrównoważonym rozwoju badają nowe nauki materiałowe, o czym świadczą prace BMW i Airbusa nad wodorowymi ogniwami paliwowymi.

Obliczenia kwantowe obiecują również zrewolucjonizować regulowane branże, od opieki zdrowotnej po lotnictwo, zapewniając bardzo potrzebną przejrzystość i identyfikowalność algorytmów sztucznej inteligencji, łagodząc problem "czarnej skrzynki" związany z podejmowaniem decyzji przez sztuczną inteligencję. Ryzyko jest jednak równie duże, jak korzyści. Jednym z nich jest szyfrowanie danych, ponieważ algorytmy takie jak algorytm Shora wykazały, że obliczenia kwantowe mogą złamać istniejące metody szyfrowania. Rodzi to nie tylko techniczne, ale także etyczne obawy o to, jak wykorzystać tę technologię z korzyścią dla społeczeństwa, zapewniając jednocześnie bezpieczeństwo.

​​

Jaka jest przyszłość obliczeń kwantowych?

Obliczenia kwantowe nie są futurystyczną koncepcją, ale obecną rzeczywistością z kluczowymi kamieniami milowymi na najbliższym horyzoncie. Jednym z kamieni milowych w najbliższej przyszłości jest osiągnięcie poziomu, na którym maszyny kwantowe będą rutynowo przewyższać nawet najbardziej zaawansowane superkomputery na świecie w modelowaniu zadań, wprowadzając nas w erę, w której klasyczne obliczenia staną się niezdolne do naśladowania możliwości kwantowych.

Zaczniemy dostrzegać je w miejscach, które mają wpływ na nasze codzienne życie. Być może nigdy sami nie dotkniemy komputera kwantowego, ale może to być aplikacja, nad którą pracujemy w telefonie komórkowym, która udaje się na drugi koniec świata i robi coś za pomocą komputera kwantowego. Podobnie jak w przypadku wczesnych etapów Internetu i klasycznych obliczeń, obliczenia kwantowe rozpoczną się od niszowych zastosowań, ale wkrótce staną się wszechobecne, po cichu wpływając na zadania wykonywane na naszych codziennych urządzeniach, takich jak telefony komórkowe.

Wyzwania dla przyszłości obliczeń kwantowych

Wraz ze wzrostem możliwości kwantowych stoimy przed pilną potrzebą inwestowania w mechanizmy korekcji błędów i skupienia się na jakości kubitów, a nie na zwykłej przewadze numerycznej. Ignorowanie tych subtelności może prowadzić do niebezpiecznej przyszłości, w której moc obliczeń kwantowych będzie niedostatecznie lub niewłaściwie wykorzystywana. Przyszła droga wymaga zatem wyrachowanego, etycznego i interdyscyplinarnego podejścia, w którym zbiegają się technologiczna sprawność i normatywna dalekowzroczność.

Podsumowanie

W miarę zbliżania się do 2024 r. obliczenia kwantowe mogą szybko doprowadzić do punktu krytycznego, który wpłynie na nas wszystkich. Wyobraźmy sobie szybsze odkrywanie leków lub haseł odpornych na złamanie. Ale jest też druga strona medalu: dzisiejsze systemy bezpieczeństwa online można łatwo zhakować, a technologia jest wciąż surowa, często droga i trudna w użyciu. Przechodząc ze starego świata obliczeń do ekscytującej, ale nieprzewidywalnej ery kwantowej, liderzy biznesowi i rządowi muszą zrobić duży krok naprzód i przygotować się na potencjalne pułapki. Krótko mówiąc, obliczenia kwantowe otwierają świat niezwykłych możliwości, ale jest to narzędzie, z którym musimy nauczyć się obchodzić ostrożnie.