Мнение: состояние и перспективы развития квантовых вычислений в облаке

Исследовательская компания IDC прогнозирует, что к 2023 году 25% компаний из списка Fortune 500 будут использовать квантовые вычисления.

Это очень смелое предсказание, учитывая что сегодня у нас нет реальных примеров квантовых вычислений. В начале этого года на выставке потребительской электроники самый большой шум был вызван не новейшим смартфоном, гаджетом или технологией автопилота, а скорее беспрецедентной вычислительной мощностью, основанной на области квантовой физики, которую Альберт Эйнштейн описал как "жуткое действие на расстоянии"."

В то время как квантовые вычисления еще не учитывались в решении глобальных проблем, таких как пандемия коронавируса, именно этот тип проблем имеет потенциал для решения с помощью квантовых вычислений. По мнению одного из разработчиков квантовых компьютеров, компании IBM, именно в этом десятилетии квантовые вычисления шагнут в реальный мир.

Квантовый компьютер

По этой причине сегодня важно придавать квантовым технологиям публичность, а не держать их похороненными в исследовательских учреждениях. Такие компании, как Google, Microsoft, D-Wave и Regetti, также стремятся продвигать квантовые технологии, и, основываясь на недавнем докладе IDC «тенденции внедрения квантовых вычислений: результаты опроса 2020 года», эта тенденция набирает обороты.

Согласно ответам 520 ИТ-специалистов и специалистов в области бизнеса, бюджеты на внедрение квантовых вычислений в ближайшие 2 года продолжат увеличиваться. Половина всех респондентов, участвовавших в опросе IDC, сообщили, что средства, выделяемые на квантовые вычисления, составляют всего 0-2% от годовой ИТ-инфраструктуры в 2019 году, но в ближайшие 24 месяца составят 7-10%. Для компаний с численностью сотрудников более 10 000 человек увеличение расходов является более значимым: половина респондентов собираются потратить на квантовые технологии от 9% до 14% в течение следующих двух лет.

Респондентам, участвовавшим в опросе IDC, было ясно, на чем они сосредоточивают свое внимание: 65% респондентов планируют использовать облачные мощности квантовых компьютеров, а ещё 45% планируют внедрить или уже используют квантовые алгоритмы (включая симуляторы, оптимизацию, искусственный интеллект, машинное обучение и глубокое обучение). Согласно опросу IDC, в первую пятерку входят квантовые сети (44%), гибридные квантовые вычисления (40%) и квантовая криптография (33%).

Почему компаниям нужны квантовые вычисления

Хизер Уэст, старший аналитик IDC по исследованиям в области инфраструктурных систем, платформ и технологий и один из авторов доклада, говорит, что квантовые вычисления превосходят решение больших задач, где так много данных. Согласно отчету IDC, первоначальными областями внимания будут искусственный интеллект, бизнес-аналитика и общая производительность и эффективность бизнеса.

“Очень немногие компании действительно ввели в эксплуатацию квантовые вычисления, потому что для этого нужны очень продвинутые специалисты, и в действительности мало кто понимает квантовую науку”, - сказал Уэст, добавив, что мы все еще находимся на стадии экспериментов с алгоритмами, поскольку компании также стремятся преодолеть такие проблемы, как стоимость, безопасность и передача данных между поставщиками. Однако Уэст указывает, что уже существуют практические примеры использования в таких областях, как производство и финансы.

Квантовый компьютер

Прямо сейчас, говорит Уэст, основное внимание уделяется тому, как оптимизировать процессы. Однако в будущем квантовые методы будут применяться к более масштабным проблемам, таким как “как бороться с изменением климата и лечить болезни.”

Конечно, квантовые вычисления не лишены своих проблем. В качестве барьеров для внедрения IDC называет сложные технологии, ограничения набора навыков, отсутствие доступных ресурсов, стоимость, безопасность, передачу данных между поставщиками облачных квантовых услуг. При таком большом количестве проблем неудивительно, что пока лидируют крупные компании: Google возглавляет список с 37% респондентов, называющих его в качестве поставщика квантовых услуг, за ним следуют Microsoft с 32%, IBM с 27% и Intel с 23%.

Понимание квантовых вычислений

Что делает квантовые вычисления более мощными, чем классические вычисления, так это то, что вместо того, чтобы полагаться на двоичные биты (например, 1 или 0), квантовые вычисления используют кубиты. Кубиты могут обрабатывать больше данных, потому что они могут существовать во многих возможных комбинациях 1 и 0 одновременно, известных как суперпозиция, обрабатывая огромное количество результатов.

Помимо суперпозиции, пары кубитов могут быть "запутаны". Именно эта запутанность и делает квантовые компьютеры такими мощными, как они есть. Что делает его еще более интригующим, так это то, что никто не знает, как – или почему – он работает.

В классических вычислениях удвоение количества битов дает вам, как и следовало ожидать, вдвое большую вычислительную мощность. Однако благодаря запутанности добавление большего количества кубитов дает вам экспоненциально большую вычислительную мощность.

Квантовый компьютер

Не все кубиты созданы равными, они непредсказуемы и восприимчивы к шуму окружающей среды и ошибкам вычислений. После ошибки они возвращаются в двоичное состояние 1 или 0, поэтому чем дольше вычисление выполняется без ошибки, тем оно может быть масштабнее.

Насколько распространены эти ошибки? Небольшое колебание температуры или вибрации может вызвать так называемую "декогерентность", и как только кубит находится в этом состоянии, его вычисление отменяется и запускается снова. По этой причине квантовые компьютеры размещаются в среде с температурой, близкой к абсолютному нулю, и практически не подвержены какому-либо влиянию извне.

Очень важный параметр – количество кубитов в квантовом компьютере. При 50 кубитах его мощность становится сопоставима с суперкомпьютером. Корпорация IBM осенью прошлого года объявила о своем 53-кубитном квантовом компьютере, предыдущие системы составляли 20 кубитов. Однако Квант-это нечто большее, чем кубиты. "Аппаратное обеспечение находится в центре круга, но тогда у вас есть алгоритмы и приложения”, - говорит Пиццолато. Более сложные алгоритмы имеют решающее значение для успеха квантовых вычислений в реальном мире. "Quantum-это все, что касается алгоритмов, которые вы можете запустить, и сложности этих алгоритмов", - говорит она.

Основные тренды развития квантовых вычислений:

Организационные факторы, такие как повышение производительности ИТ и директивы уровня C, коррелируют с индивидуальными ролями, наиболее сильно влияющими на инвестиции в квантовые вычисления, а именно CIO/IT-менеджеры и внутренние ИТ-руководящие комитеты.

  • Признанные ИТ-поставщики облачных решений, такие как IBM, Google, Microsoft, являются предпочтительными поставщиками квантовых вычислений и отраслевыми партнерами.
  • Небольшие стартапы являются предпочтительными независимыми поставщиками программного обеспечения.
  • Сложные технологии, ограничения набора навыков и отсутствие доступных ресурсов замедляют внедрение технологии квантовых вычислений
  • Другими проблемами на пути внедрения технологий квантовых вычислений являются высокие затраты, безопасность и передача данных между поставщиками облачных услуг.
  • Чтобы повысить уровень знаний персонала о квантовых вычислениях, организации вынуждены будут нанимать специалистов по квантовому оборудованию, инженеров и специалистов по обработке данных.

Рон Амадео
03/06.2020


Комментарии

Похожие статьи:

Исследование: пандемия COVID-19 изменила ИТ-приоритеты 95% компаний

Собранная информация позволяет отследить меняющиеся приоритеты компаний в процессе цифровой трансформации, влияние COVID-19 на нагрузку ИТ-департаментов и скорость реализации технологических проектов, а также выявить основные проблемы в работе циф

Каковы шансы у AMD на серверном рынке? Экспертное мнение и аналитика.

Почему AMD возлагает свои надежды на второе поколение процессоров, объявленное 7 августа 2019 года и суждено ли этим надеждам сбыться? Мы совершим небольшой экскурс в историю, и посмотрим, почему так получилось с Opteron-ами, и как

Импортозамещение в IT-отрасли: возможности и перспективы

Совсем недавно мы говорили об инновациях, нанотехнологиях и модернизации. Сегодня нам задают новый вектор развития - движение на замещение импорта во всех сферах. Ну что же, это действительно важное направление, тем более, что в IT

Эпоха пост-пк. Почему компьютеры больше никому не нужны

Сегодня компьютерная индустрия испытывает острый кризис, основная причина которого - компьютеры стали никому не нужны. И речь идет не только о десктопах, но и ноутбуках и моноблоках, да и о других формах, в которые успел влиться ПК