Panduan CIO. untuk Komputasi Kuantum

Catatan: Dalam topik berikutnya yang akan Anda baca, Anda akan mempelajari tentang: Panduan CIO. untuk Komputasi Kuantum

Tentang Penulis

Matthew Brisse adalah Wakil Presiden Riset di Gartner.

Teknologi komputasi kuantum diselimuti mitologi dan mistisisme, yang dapat dimengerti mengingat klise yang telah dibahas ketika membahasnya: “Komputer kuantum akan bekerja lebih cepat dari kecepatan cahaya.”. “Komputer kuantum akan menggantikan semua sistem konvensional.”

“Komputasi kuantum akan membuat semua algoritme kriptografi yang aman menjadi usang.” CIO telah dibanjiri hype, tetapi mereka harus belajar mengurangi kebisingan untuk memahami kekuatan komputasi kuantum yang mengganggu dan aplikasi potensialnya dalam kecerdasan buatan (AI), pembelajaran mesin (ML), dan pembelajaran data sains.

Sementara solusi kuantum dapat merevolusi seluruh industri TI dengan dampak ekonomi, industri, dan sosial yang signifikan, mereka tidak akan beroperasi dengan lambat, menggantikan sistem yang ada atau nyata.

Komputasi kuantum tidak boleh diabaikan. Ini memiliki potensi besar di bidang kimia, pengoptimalan, ML, dan AI dan akan mampu mengatasi peluang utama di area yang saat ini tidak dapat diakses karena keterbatasan kamus arsitektur komputasi kuno.

Apa itu komputasi kuantum?

Komputasi kuantum adalah jenis komputasi non-klasik berdasarkan keadaan kuantum partikel subatomik. Ini pada dasarnya berbeda dari komputer klasik, yang berjalan pada bit biner. Komputasi kuantum menggunakan bit atau qubit kuantum. Qubit dapat mewakili rentang nilai, yang dikenal sebagai ‘hamparan’.

Tumpang tindih memberikan kecepatan dan paralelisme komputer kuantum, karena setiap qubit individu dapat mewakili solusi kuantitatif untuk suatu masalah. Qubit juga dapat dihubungkan bersama (disebut “kusut”). Setiap qubit terjerat menambahkan dua dimensi tambahan ke sistem. Dikombinasikan dengan tumpang tindih, komputer kuantum mampu memproses sejumlah besar kemungkinan hasil sekaligus. Jumlah qubit berkualitas tinggi yang diperlukan untuk membuat komputer kuantum yang layak bergantung pada masalahnya.

Kemampuan komputer kuantum untuk mengungguli komputer klasik disebut “supremasi kuantum”. Para ahli memperkirakan bahwa supremasi kuantum akan menjadi kenyataan dalam beberapa tahun untuk beberapa masalah komputer.

Potensi aplikasi komputasi kuantum.

Karena komputasi kuantum tujuan umum mungkin tidak masuk akal secara ekonomi, aplikasi untuk teknologi tersebut akan menjadi sempit dan sangat terkonsentrasi. Namun, teknologi memiliki potensi untuk merevolusi beberapa industri. Komputasi kuantum dapat memungkinkan kemajuan dalam:

• Pembelajaran Mesin: ML yang lebih besar melalui prediksi terstruktur yang lebih cepat. Contohnya termasuk mesin Boltzmann, mesin kuantum Boltzmann, pembelajaran semi-diawasi, tanpa pengawasan, dan mendalam;
• Kecerdasan Buatan: Komputasi yang lebih cepat dapat meningkatkan persepsi, pemahaman, dan diagnosis klasifikasi kesalahan sirkuit/biner;
• Kimia: pupuk baru, katalis, baterai kimia akan mendorong lebih banyak penggunaan sumber daya;
• Biokimia: obat baru, obat khusus, dan bahkan mungkin restorasi rambut;
• Keuangan: Komputasi kuantum dapat mengaktifkan simulasi Monte Carlo yang lebih cepat dan lebih kompleks; seperti perdagangan, pengoptimalan lintasan, volatilitas pasar, pengoptimalan harga, dan strategi lindung nilai;
• Kesehatan: Pengurutan gen DNA, seperti pengoptimalan radioterapi/skrining tumor otak, dapat dilakukan dalam hitungan detik, bukan jam atau minggu;
• Bahan: Bahan super kuat; cat anti korosi; pelumas dan semikonduktor;
• Kalkulator: fungsi pencarian multidimensi yang lebih cepat; misalnya pengoptimalan kueri, matematika, dan simulasi.

Bahaya mengabaikan komputasi kuantum

Sementara banyak aspek masa depan komputasi kuantum tetap tidak pasti, seperti fisika, material, dan kontrol, organisasi multinasional seperti IBM, Google, Intel, dan Microsoft telah banyak berinvestasi dalam perangkat keras dan perangkat lunak.

CIO harus mempertimbangkan teknologi komputasi kuantum sebagai keunggulan kompetitif, karena algoritme baru yang terinspirasi oleh kuantum dapat menghasilkan solusi inovatif dan pendekatan baru untuk pengembangan produk. Ini juga dapat secara signifikan mengurangi waktu ke pasar serta mengoptimalkan pengiriman pelanggan.

Selain itu, mengabaikan komputasi kuantum menempatkan kekayaan intelektual (IP) dan portofolio paten dalam risiko – pengadopsi awal akan menikmati keunggulan kompetitif dengan menciptakan inovasi, inspirasi kuantum di bidang tertentu. Misalnya, pesaing dapat mengembangkan solusi kuantum untuk meningkatkan simulasi Monte Carlo sebesar 1.000%, atau perusahaan farmasi dapat secara dramatis mengurangi waktu pemasaran obat baru.

Realitas komputasi kuantum.

Saat ini kita sedang mengalami musim dingin kuantum, artinya risiko melebihi perkembangan dan berpotensi berdampak negatif pada persepsi dan investasi. Pembesar-besaran media meningkatkan kesadaran sambil menetapkan kemungkinan dan tenggat waktu yang tidak realistis. Tingkat sensasi ini dijamin akan menimbulkan frustrasi, yang sangat berbahaya bagi komputasi kuantum karena memerlukan investasi yang terfokus dan berkelanjutan dalam jangka panjang.

Karena fisika yang mendasari komputasi kuantum masih dalam pengembangan, setidaknya tidak ada hasil yang konsisten akan muncul selama 5 sampai 10 tahun Dengan demikian, setiap investasi yang dilakukan dalam mengejar peluang komputasi kuantum semua membayar penemuan yang dapat menghasilkan uang.

Logistik yang diperlukan untuk komputer kuantum tertentu: lingkungan harus mendingin hingga 00,015 Kelvin, dan prosesor harus ditempatkan dalam lemari es pengenceran terlindungi hingga 50.000 kali lebih kecil dari medan magnet bumi. Itu juga membutuhkan kalibrasi beberapa kali sehari. Kondisi pemeliharaan ini tidak mungkin untuk sebagian besar organisasi. Gartner merekomendasikan agar organisasi yang tertarik dengan komputasi kuantum menggunakan komputasi kuantum sebagai layanan (QCaaS) untuk meminimalkan risiko dan mengeluarkan biaya. Pada tahun 2023, 95% organisasi yang mengerjakan strategi komputasi kuantum akan menggunakan QCaaS.

Secara keseluruhan, masih lebih aman untuk berinvestasi lebih sedikit pada teknologi atau berinvestasi pada karyawan berkualitas yang dapat bekerja sepenuhnya sebagai manajer produk di area yang menghasilkan pendapatan. Saat peluang komputasi kuantum muncul, manajer produk ini akan memiliki keterampilan untuk mengatasinya. Gartner telah mengidentifikasi jumlah fisikawan kuantum lulusan yang mengejutkan dalam peran manajemen produk.

CIO harus fokus pada nilai bisnis dan mengharapkan hasil minimal 5 tahun

Pada tahun 2023, 90% dari investasi komputer kuantum perusahaan akan melibatkan organisasi konsultasi kuantum untuk membantu membentuk masalah yang dapat diperbaiki oleh algoritme kuantum. Mengetahui cara mengidentifikasi dan mengekstraksi nilai bisnis dari inisiatif komputasi kuantum adalah keterampilan penting yang perlu dikembangkan. CIO perlu mencari peluang potensial dalam komputasi kuantum dan siap membantu perusahaan memanfaatkannya.

Peluang-peluang ini perlu terintegrasi penuh dengan TI tradisional dan akan membutuhkan kolaborasi baru dari ilmuwan riset, ilmuwan data komputasi, dan ilmuwan data kuantum. Model pengembangan baru ini sangat penting untuk keberhasilan program kuantum apa pun.

Matthew Brisse adalah Wakil Presiden Riset di Gartner.