Когда квантовым компьютерам найдётся применение в бизнесе

Интерес к платформам квантовых вычислений, оптимизирующим поиск, проявляют IBM и Google

Фото: © Depositphotos.com/welcomia

Квантовые вычисления не являются заменой классических бинарных, но будут полезны во многих сферах бизнеса. Всё благодаря тому, что квантовые компьютеры используют квантовую физику для подражания реальному миру, а значит, могут решать непосильные для традиционных машин задачи. The Boston Consulting Group (BCG) прогнозирует этапы развития и первые сферы применения технологии.

Совсем разные

Сила квантовых вычислений в том, что это технология, принципиально отличная от двоичных логических вычислений, к которым мы привыкли. Единица измерения информации классических компьютеров – бит, квантовых – кубит. Бит принимает значения только 1 или 0, кубит допускает 1 и 0 одновременно. Это можно сравнить с выключателем света, который имеет либо два положения (включить и выключить), либо бесконечное количество настроек. Для того чтобы выполнить расчёты, двоичные компьютеры «держат» 1 и 0 отдельно, а квантовые работают за счёт целенаправленного переплетения кубитов – изменения в одном моментально отражаются на остальных. Таким образом, выключатель в одной комнате влияет на выключатели по всему дому. Это свойство дает квантовым вычислениям огромную мощность. Обычные компьютеры производят арифметические вычисления последовательно, квантовые – одновременно, сразу исключая неправильные ответы.

Тем не менее квантовые состояния очень неустойчивы, и любое внешнее влияние увеличивает вероятность ошибки. Поэтому компьютеры должны быть изолированными и охлажденными – лучше всего при температурах около абсолютного нуля. Специфичная окружающая инфраструктура является, пожалуй, главным препятствием для распространения инновационных компьютеров.

Три поколения

BCG предполагает, что рынок квантовых вычислений будет развиваться в три этапа. Во время первого (2018–2028) инженеры разработают неуниверсальные квантовые компьютеры, предназначенные для моделирования низкой сложности. Большая часть развития этих компьютеров произойдёт в ближайшие несколько лет, и они будут использоваться до разработки второго поколения.

Компьютеры второго поколения (2028–2039) будут сделаны из 50 логических кубитов и достигнут «квантового превосходства» над классическими вычислениями, то есть смогут быстрее выполнять определенные алгоритмы в конкретных случаях. В этот период квантовые вычисления сосредоточатся на научных исследованиях и разработках, молекулярном моделировании и разработке программного обеспечения, и на рынке появятся пригодные для использования полезные приложения.

На третьем этапе (2031–2042) квантовые компьютеры будут способны выполнять сложное моделирование для коммерческого использования со значительными преимуществами над классическими методами. При этом второе и третье поколения будут перекликаться между собой, в связи с чем, по прогнозу BCG, за десятилетием устойчивого прогресса в квантовых вычислениях последует значительное ускорение развития после 2030 года.

Квант в помощь

Оценивая возможности рынка, эксперты BCG определили типы проблем, с которыми помогут справиться квантовые компьютеры – благодаря вычислительным скоростям, превосходящим классические.

Существенное преимущество в скорости квантовые вычисления имеют в решении очень сложных задач. Например, обычные компьютеры не могут быстро разложить большие числа на простые множители – они просто угадывают методом проб и ошибок, причем количество попыток растет с количеством цифр. Так как квантовые компьютеры производят арифметические вычисления одновременно, исключая неподходящие варианты, время на поиск ответа сокращается.

Сфера применения этого преимущества с рыночным потенциалом в краткосрочной перспективе – фармацевтические, химические исследования и разработки, где можно смоделировать взаимодействие молекул. Фармацевтические компании уже экспериментируют с возможностями квантового моделирования, чтобы ускорить поиск новых лекарств и создать молекулы с меньшим количеством непреднамеренных побочных эффектов. Руководители в фармбизнесе считают, что с помощью технологии удастся увеличить коэффициент успешности поиска лекарств на 5–10% и ускорить время разработки на 15–20%. Лучший дизайн молекул, по их мнению, может повысить уровень одобрения лекарств в 1,5–2 раза.

Если бы квантовое моделирование сложных атомных процессов было доступно сегодня и 10% фирм были готовы заплатить за эти возможности, то квантовые вычисления уже принесли бы только фармацевтическому сектору США $15–30 млрд. В настоящее время объём рынка всех высокопроизводительных вычислений в мире составляет $10 млрд.

Квантовые вычисления также обеспечат умеренное преимущество в скорости при решении математических задач, связанных с неструктурированным поиском, включая некоторые аспекты машинного обучения. Если у гипотетической головоломки 1 млн возможных решений, двоичный компьютер находит верное в среднем за 500 тыс. попыток. Квантовый процессор разрешил бы задачу за 1000 попыток – в 500 раз быстрее.

Неструктурированный поиск пригодится в развитии автономных автомобилей. Так, в случае внезапного возникновения объекта перед машиной, её система должна понимать, находится перед транспортом сдутый ветром полиэтиленовый пакет или детская коляска. Для того чтобы нейронные сети могли видеть и идентифицировать такие объекты, их нужно обучать большим наборам данных, с помощью контролируемого обучения подставляя огромное количество возможных результатов. Сегодня такие задачи с переменным успехом решают массивные параллельные специализированные графические процессоры, выпускаемые, к примеру, Nvidia. Но, согласно BCG, когда методы квантовых вычислений вытеснят платформы на базе графических процессоров, объём рынка приложений для поиска и машинного обучения превысит $20 млрд. Интерес к платформам квантовых вычислений, оптимизирующим поиск, проявляют IBM и Google.

В некоторых сферах преимущество в скорости от перехода на квантовые вычисления точно не известно. Это связано с тем, что классические компьютеры пока справляются с поставленными бизнесом задачами. Например, они вполне успешно производят логистические операции, определяя сложные маршруты для транспорта.

Между тем, хотя методы квантовых вычислений в любом случае дадут преимущества, большинство опрошенных BCG компаний заявили, что их устраивают нынешние вычислительные возможности.

: Если вы обнаружили ошибку или опечатку, выделите фрагмент текста с ошибкой и нажмите CTRL+Enter
4833 просмотров
Поделиться этой публикацией в соцсетях:
Об авторе:
20 сентября родились
Айдын Рахимбаев
Глава BI Group, председатель совета директоров BI Group, №18 в топ-50 Богатейших бизнесменов РК 2017
Самые интересные материалы сайта у тебя на почте!
Подпишись на рассылку
Самые Интересные

Орфографическая ошибка в тексте:

Отмена Отправить