Развитие технологии квантовых компьютеров может занять десятилетия, но технические и бизнес-руководители должны подготовиться к значительным преимуществам в логистике и производственных возможностях, считают опрошенные порталом InformationWeek эксперты.

Квантовые вычисления — которые могут принести монументальные возможности решения проблем с помощью субатомных кубитов — захватывают воображение как следующий большой скачок в ИТ.

Предприятия и правительства вливают миллиарды долларов в исследования квантовых технологий, которые, скорее всего, изменят (но не заменят) вычисления в том виде, в котором мы знаем их сегодня. По данным P&S Intelligence, рынок квантовых вычислений к 2030 г. составит 5,2 млрд. долл. Такой потенциал рынка вызывает большой ажиотаж. Однако эксперты по квантовым вычислениям предупреждают, что для реализации всего потенциала технологии потребуются годы или даже десятилетия.

Квантовые вычисления используют квантовую физику для решения проблем, которые слишком сложны для классических компьютеров, основанных на битах. Но важно понимать, что квантовые компьютеры не заменят классические вычисления — они рассматриваются как ускоритель или компаньон классических вычислений для решения очень специфических задач. «Вы не будете открывать документ Microsoft Word или смотреть потоковое видео с помощью квантового компьютера, — говорит Сэм Люсеро, главный аналитик по квантовым вычислениям Omdia. — Преимущество будет достигнуто в областях оптимизации, которые принесут пользу таким вещам, как производственные процессы, логистика, финансы, химическое моделирование, машинное обучение и многое другое».

Благодаря громкими достижениям в области искусственного интеллекта и постоянно растущим угрозам и атакам в сфере кибербезопасности, новые технологии занимают внимание руководителей бизнеса и государственных деятелей с лихорадочной скоростью. Квантовые вычисления можно рассматривать и как решение, и как огромный риск — они способны легко взломать существующие методы шифрования. Обеспечение «квантовой киберготовности» («quantum cyber ready») вычислительной техники является движущей силой многих исследований, которые превратились в гонку вооружений между компаниями и странами. Однако лидеры бизнеса больше заинтересованы в менее пикантных аспектах квантовых вычислений, которые могут привести к увеличению прибыли и повышению эффективности.

Преимущество квантовых вычислений в логистике

Одна из областей, в которой Люсеро видит наибольшие коммерческие перспективы, — это «комбинаторная оптимизация», то есть решения, требующие все большего уровня вычислительной мощности при увеличении количества переменных. Квантовый компьютер, например, однажды сможет справиться с тысячами задач с множеством вариаций (например, определение местоположения нескольких спутников, что является непосильной задачей для классических компьютеров). Такие способности решать логистические задачи позволили бы освободить энергоемкие суперкомпьютеры и повысить эффективность дата-центров по всему миру.

«Если у вас есть задача, которую можно поместить в алгоритм, использующий параллелизм квантовых компьютеров, то именно здесь вы можете получить очень значительное потенциальное ускорение, — говорит Люсеро. — Если у вас есть проблема, в которой каждая дополнительная переменная удваивает вычислительную сложность — это, вероятно, хороший кандидат для адаптации в квантовую вычислительную задачу».

Так называемая «задача коммивояжера», например, была бы подходящей задачей для квантового компьютера. Алгоритм здесь получает указание: «Учитывая список городов и расстояния между каждой парой городов, назовите кратчайший возможный маршрут, который приводит в каждый город ровно один раз и возвращает в исходный город». Эта и другие комбинаторные оптимизационные задачи важны для теоретической информатики из-за сложности задействованных вариаций. Используемый в качестве эталона, алгоритм может быть применен к планированию, логистике, производству микрочипов и даже к секвенированию ДНК. Теоретически, квантовый компьютер мог бы быстро справиться с этим сложным алгоритмом и обеспечить бóльшую эффективность программирования.

Потенциал квантовых технологий может стимулировать усилия по обеспечению устойчивого развития

По словам Люсеро, бизнес выиграет от того, что получит доступ к ранее недостижимым решениям. «Я думаю том, что люди привыкли называть квантовым превосходством, как о преимуществе достижимости — когда квантовый компьютер делает возможным решение и достигает того, что было невозможно на классическом компьютере».

Уильям Д. Оливер, директор Центра квантовой инженерии Массачусетского технологического института, говорит, что потенциал квантовых технологий может открыть возможность создания новые продуктов, которые будут более устойчивыми. По его словам, они могут вывести нас за рамки аппроксимации и догадок, что приведет к экспоненциальному развитию новых технологий и появлению открытий.

«Мы очень заботимся об окружающей среде, и квантовые вычисления могут оказать на нее большое влияние... Мы знаем, что нам понадобятся лучшие батареи, другие способы связывания углерода или другие производственные процессы, — говорит Оливер. — И мы сможем сделать все это, если получим возможность моделировать эти материалы или системы. И это именно те задачи, решение которых с помощью квантовых компьютеров позволит продвинуть эту область и увидеть вещи, которые мы просто не смогли бы найти с помощью обычных компьютеров».

Люсеро считает, что усилиям по обеспечению устойчивого развития, которые предпринимают лидеры бизнеса во всем мире, также будет способствовать повышение энергоэффективности. Хотя квантовые компьютеры, вероятно, будут иметь свои собственные высокие потребности в электроэнергии, они смогут перераспределить потребление энергии и быстрее справляться со сложными задачами, которые сейчас решаются энергоемкими суперкомпьютерами. «Это сложная картина, но мое общее ощущение на данный момент таково, что это должно быть чистым преимуществом в плане использования энергии, — говорит он. — Вы должны иметь возможность применять гораздо меньше вычислительной мощности, чтобы получить результат, который вы сейчас получаете с помощью высокопроизводительного серверного кластера».

До квантового скачка, вероятно, еще много лет

Страны делают ставку на огромные коммерческие перспективы квантовых вычислений, чтобы привнести их в экономику будущего. «Для квантовых вычислений будущий рост — это сфера бизнеса, — говорит Люсеро. — И с точки зрения национальной безопасности есть также очень сильная озабоченность экономической безопасностью и экономическими выгодами. Как и в случае с любыми другими высокими технологиями, это рассматривается в аспекте будущей экономической конкурентоспособности».

Оливер полагает, что руководителям предприятий следует умерить свой пыл — до масштабных квантовых вычислений, скорее всего, еще годы или даже десятилетия. «Среди широкой публики много шумихи по поводу того, что с квантовыми вычислениями что-то произойдет быстро, — говорит Оливер. — Шумиха имеет место, потому что обещания реальны, но мы знаем, что это займет гораздо больше года. Я думаю, что многие компании хотят понять, как эта новая технология повлияет на результаты бизнеса через пять или десять лет».