Về tác giả
Matthew Brisse là Phó chủ tịch nghiên cứu tại Gartner.
Công nghệ điện toán lượng tử bị che giấu trong thần thoại và thần bí, có thể hiểu được khi xem xét các sáo ngữ đã được thảo luận khi thảo luận về nó: "Máy tính lượng tử sẽ hoạt động nhanh hơn tốc độ ánh sáng". "Máy tính lượng tử sẽ thay thế tất cả các hệ thống thông thường."
"Điện toán lượng tử sẽ làm cho tất cả các thuật toán mã hóa bảo mật trở nên lỗi thời." CIO đã tràn ngập sự cường điệu, nhưng họ phải học cách giảm tiếng ồn để hiểu được sức mạnh đột phá của điện toán lượng tử và các ứng dụng tiềm năng trong trí tuệ nhân tạo (AI), học máy (ML) và khoa học dữ liệu.
Mặc dù các giải pháp lượng tử có thể cách mạng hóa toàn bộ ngành CNTT với tác động đáng kể về kinh tế, công nghiệp và xã hội, chúng sẽ không hoạt động ở tốc độ chậm, thay thế các hệ thống hiện tại hoặc thực hiện tất cả mã hóa bảo mật chỉ sau một đêm.
Điện toán lượng tử không nên bỏ qua. Nó có tiềm năng lớn trong các lĩnh vực hóa học, tối ưu hóa, ML và AI và sẽ có thể vượt qua các cơ hội chính trong các lĩnh vực hiện không thể truy cập do những hạn chế của kiến trúc điện toán cổ điển.
Điện toán lượng tử là gì?
Điện toán lượng tử là một loại điện toán phi cổ điển dựa trên trạng thái lượng tử của các hạt hạ nguyên tử. Điều này về cơ bản khác với các máy tính cổ điển, chạy trên các bit nhị phân. Điện toán lượng tử sử dụng các bit lượng tử hoặc qubit. Một qubit có thể đại diện cho một phạm vi các giá trị, được gọi là 'lớp phủ'.
Sự chồng chéo cung cấp tốc độ và tính song song của máy tính lượng tử, bởi vì mỗi qubit riêng lẻ có thể đại diện cho một giải pháp định lượng cho một vấn đề. Qubits cũng có thể được liên kết với nhau (được gọi là "rối"). Mỗi qubit rối thêm hai chiều bổ sung cho sistema. Kết hợp với sự chồng chéo, máy tính lượng tử có khả năng xử lý một số lượng lớn kết quả có thể cùng một lúc. Số lượng qubit chất lượng cao cần thiết để tạo ra một máy tính lượng tử phong nha phụ thuộc vào vấn đề.
Khả năng của một máy tính lượng tử vượt trội hơn một máy tính cổ điển được gọi là "ưu thế lượng tử". Các chuyên gia dự đoán rằng uy quyền lượng tử sẽ trở thành sự thật trong vài năm đối với một số ít vấn đề máy tính.
Ứng dụng tiềm năng của điện toán lượng tử.
Bởi vì điện toán lượng tử đa năng có thể không có ý nghĩa kinh tế, các ứng dụng cho công nghệ sẽ trở nên hẹp và tập trung cao độ. Tuy nhiên, công nghệ có tiềm năng cách mạng hóa một số ngành công nghiệp. Điện toán lượng tử có thể cho phép tiến bộ trong:
- Học máy: ML lớn hơn thông qua các dự đoán có cấu trúc nhanh hơn. Ví dụ bao gồm máy Boltzmann, máy lượng tử Boltzmann, học bán giám sát, học không giám sát và học sâu;
- Trí tuệ nhân tạo: Tính toán nhanh hơn có thể cải thiện nhận thức, hiểu và chẩn đoán phân loại lỗi mạch / nhị phân;
- Hóa học: phân bón mới, chất xúc tác, pin hóa học sẽ thúc đẩy sử dụng nhiều tài nguyên hơn;
- Hóa sinh: thuốc mới, thuốc đặc biệt, và có lẽ cả phục hồi tóc;
- Tài chính: Điện toán lượng tử có thể cho phép mô phỏng Monte Carlo nhanh hơn và phức tạp hơn; ví dụ như thương mại, tối ưu hóa quỹ đạo, bất ổn thị trường, tối ưu hóa giá cả và chiến lược phòng ngừa rủi ro;
- Sức khỏe: Giải trình tự gen DNA, như tối ưu hóa xạ trị / sàng lọc khối u não, có thể được thực hiện trong vài giây, không phải vài giờ hoặc vài tuần;
- Chất liệu: Chất liệu siêu chắc; sơn chống ăn mòn; chất bôi trơn và chất bán dẫn;
- Máy tính: chức năng tìm kiếm đa chiều nhanh hơn; ví dụ: tối ưu hóa truy vấn, toán học và mô phỏng.
Nguy cơ bỏ qua điện toán lượng tử
Trong khi nhiều khía cạnh trong tương lai của điện toán lượng tử vẫn chưa chắc chắn, như vật lý, vật liệu và kiểm soát, các tổ chức đa quốc gia như IBM, Google, Intel và Microsoft đã đầu tư rất nhiều vào phần cứng và phần mềm.
CIO phải coi công nghệ điện toán lượng tử là một lợi thế cạnh tranh, bởi vì các thuật toán lấy cảm hứng lượng tử mới có thể tạo ra các giải pháp sáng tạo và phương pháp tiếp cận mới để phát triển sản phẩm. Điều này cũng có thể giảm đáng kể thời gian tiếp thị cũng như tối ưu hóa các lô hàng của khách hàng.
Ngoài ra, bỏ qua điện toán lượng tử có thể khiến tài sản trí tuệ (IP) và danh mục đầu tư bằng sáng chế gặp rủi ro – những người chấp nhận sớm sẽ được hưởng lợi thế cạnh tranh bằng cách sáng chế các sáng kiến lấy cảm hứng lượng tử trong một số lĩnh vực nhất định. Ví dụ: một đối thủ cạnh tranh có thể phát triển một giải pháp lượng tử để tăng mô phỏng Monte Carlo trong 1.000%, hoặc các công ty dược phẩm có thể giảm đáng kể thời gian đưa ra thị trường thuốc mới.
Thực tế của điện toán lượng tử.
Chúng ta hiện đang trải qua một mùa đông lượng tử, nghĩa là rủi ro vượt quá sự phát triển và có khả năng tác động tiêu cực đến nhận thức và đầu tư. Sự phóng đại của các phương tiện truyền thông làm tăng nhận thức trong khi thiết lập các khả năng và thời hạn không thực tế. Mức độ cảm giác này được đảm bảo để nhường chỗ cho sự thất vọng, điều này đặc biệt nguy hiểm đối với điện toán lượng tử vì nó đòi hỏi đầu tư tập trung, bền vững trong thời gian dài.
Bởi vì vật lý cơ bản của điện toán lượng tử vẫn đang được phát triển, ít nhất sẽ không có kết quả nhất quán nào xuất hiện cho 5 lên đến 10 năm Như vậy, bất kỳ khoản đầu tư nào được thực hiện để theo đuổi các cơ hội điện toán lượng tử đều phải trả cho những khám phá có thể kiếm tiền.
Hậu cần cần thiết cho các máy tính lượng tử cụ thể: môi trường phải hạ nhiệt xuống 00,015 Kelvin và bộ xử lý nên được đặt trong tủ lạnh pha loãng được bảo vệ nhỏ hơn tới 50.000 lần so với từ trường của trái đất. Nó cũng yêu cầu hiệu chuẩn nhiều lần trong ngày. Điều kiện bảo trì này là không thể đối với hầu hết các tổ chức. Gartner khuyến nghị rằng các tổ chức quan tâm đến điện toán lượng tử nên sử dụng điện toán lượng tử như một dịch vụ (QCaaS) để giảm thiểu rủi ro và chịu chi phí. Năm 2023, 95% các tổ chức đang nghiên cứu chiến lược điện toán lượng tử sẽ sử dụng QCaaS.
Nhìn chung, vẫn an toàn hơn khi đầu tư ít hơn vào công nghệ hoặc đầu tư vào những nhân viên có trình độ, có thể làm việc đầy đủ với tư cách là người quản lý sản phẩm trong các lĩnh vực tạo thu nhập. Khi cơ hội tính toán lượng tử phát sinh, người quản lý sản phẩm này sẽ có các kỹ năng để vượt qua chúng. Gartner đã xác định được một số lượng đáng kinh ngạc các nhà vật lý lượng tử tốt nghiệp trong vai trò quản lý sản phẩm.
CIO nên tập trung vào giá trị doanh nghiệp và mong đợi kết quả thấp nhất 5 tuổi
Năm 2023, 90% khoản đầu tư máy tính lượng tử của công ty sẽ liên quan đến một tổ chức tư vấn lượng tử để giúp định hình các vấn đề có thể được cải thiện bằng thuật toán lượng tử. Biết cách xác định và trích xuất giá trị kinh doanh của các sáng kiến điện toán lượng tử là một kỹ năng quan trọng cần phải được phát triển. CIO cần tìm kiếm các cơ hội tiềm năng trong điện toán lượng tử và sẵn sàng giúp các công ty tận dụng chúng.
Những cơ hội này sẽ cần được tích hợp hoàn toàn với CNTT truyền thống và sẽ cần sự hợp tác chéo mới của các nhà khoa học nghiên cứu, nhà khoa học dữ liệu tính toán và nhà khoa học dữ liệu lượng tử. Mô hình phát triển mới này rất quan trọng đối với sự thành công của bất kỳ chương trình lượng tử nào.
Matthew Brisse là Phó chủ tịch nghiên cứu tại Gartner.
