Fra simulering af nye og mere effektive materialer til at forudsige, hvordan aktiemarkedet vil ændre sig med større præcision, er konsekvenserne af kvanteberegning for virksomheder potentielt enorme.
Billede: IonQ
Verdens største virksomheder lancerer nu kvantecomputerprogrammer, og regeringer hælder penge i kvanteforskning. For systemer, der endnu har vist sig nyttige, får kvantecomputere bestemt masser af opmærksomhed.
På den anden side, ligesom kvantecomputere kunne simulere alle de partikelinteraktioner, der foregår inden for et molekyle på samme tid for at forudsige dets adfærd, så kunne de modellere, hvordan utallige miljøfaktorer alle samles for at skabe en stor storm, en orkan eller en hedebølge.
SE: Forskere bruger kvantecomputere til at hjælpe dem med at opdage tegn på liv på andre planeter
Og fordi kvantecomputere ville være i stand til at analysere stort set alle relevante data på én gang, vil de sandsynligvis generere forudsigelser, der er meget mere nøjagtige end de nuværende vejrudsigter. Dette er ikke kun godt til at planlægge din næste udendørsbegivenhed: det kan også hjælpe regeringer med at forberede sig bedre på naturkatastrofer, samt støtte forskning i klimaforandringer.
Forskning på dette område er mere stillegående, men partnerskaber opstår for at se nærmere på kvantecomputeres potentiale. Sidste år lancerede for eksempel European Center for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF) et partnerskab med it-virksomheden Atos, som omfattede adgang til Atos' kvantecomputersimulator i et forsøg på at undersøge, hvordan kvanteberegning kan påvirke vejr- og klimaforudsigelser i fremtid.
4. Udvælgelse af aktier
JP Morgan, Goldman Sachs og Wells Fargo undersøger alle aktivt kvantecomputeres potentiale for at forbedre effektiviteten af bankdrift – en brugssag, der ofte fremføres som en, der kunne komme med store økonomiske belønninger.
Der er flere måder, hvorpå teknologien kan understøtte bankernes aktiviteter, men en, der allerede er lovende, er anvendelsen af kvanteberegning til en procedure kendt som Monte Carlo-simulering.
SE: Kvanteberegning er på et tidligt stadie. Men investorerne bliver allerede begejstrede
Monte Carlo-operationen består af prisfastsættelse af finansielle aktiver baseret på, hvordan prisen på relaterede aktiver ændrer sig over tid, hvilket betyder, at det er nødvendigt at tage højde for den risiko, der er forbundet med forskellige optioner, aktier, valutaer og råvarer. Proceduren går i bund og grund ned til at forudsige, hvordan markedet vil udvikle sig – en øvelse, der bliver mere præcis med større mængder af relevante data.
Kvantecomputeres hidtil usete beregningsevner kan fremskynde Monte Carlo-beregninger med op til 1.000 gange, ifølge forskning udført af Goldman Sachs sammen med kvantecomputervirksomheden QC Ware. I endnu mere lovende nyheder har Goldman Sachs' kvanteingeniører nu justeret deres algoritmer for at kunne køre Monte Carlo-simuleringen på kvantehardware, der kunne være tilgængelig om så lidt som fem år.
5. Behandlingssprog
I årtier har forskere forsøgt at lære klassiske computere, hvordan man forbinder mening med ord for at forsøge at give mening i hele sætninger. Dette er en kæmpe udfordring givet sprogets natur, der fungerer som et interaktivt netværk: I stedet for at være 'summen' af betydningen af hvert enkelt ord, skal en sætning ofte fortolkes som en helhed. Og det er før man overhovedet forsøger at redegøre for sarkasme, humor eller konnotation.
Som et resultat kan selv avancerede klassiske algoritmer til naturlig sprogbehandling (NLP) stadig kæmpe for at forstå betydningen af grundlæggende sætninger. Men forskere undersøger, om kvantecomputere måske er bedre egnede til at repræsentere sproget som et netværk – og derfor til at behandle det på en mere intuitiv måde.
Fagtet er kendt som kvantenatursprogsbehandling (QNLP) ), og er et centralt fokus i Cambridge Quantum Computing (CQC). Virksomheden har allerede eksperimentelt vist, at sætninger kan parameteriseres på kvantekredsløb, hvor ordbetydninger kan indlejres i henhold til sætningens grammatiske struktur. For nylig udgav CQC lambeq, et softwareværktøj til QNLP, der kan konvertere sætninger til et kvantekredsløb.
6. Hjælp til at løse problemet med den rejsende sælger
En sælger får en liste over byer, de skal besøge, samt afstanden mellem hver by, og han skal komme med ruten der sparer mest rejsetid og koster færrest penge. Så simpelt det end lyder, så er problemet med “rejsende sælger” et, som mange virksomheder står over for, når de forsøger at optimere deres forsyningskæder eller leveringsruter.
For hver ny by, der føjes til sælgerlisten, mangedobles antallet af mulige ruter. Og på omfanget af et multinationalt selskab, som sandsynligvis vil beskæftige sig med hundredvis af destinationer, et par tusinde flåder og strenge deadlines, bliver problemet alt for stort til, at en klassisk computer kan løses inden for rimelig tid.
< p>Energigiganten ExxonMobil har for eksempel forsøgt at optimere den daglige rute for handelsskibe, der krydser oceanerne — det vil sige mere end 50.000 skibe med op til 200.000 containere hver, for at flytte varer med en samlet værdi på 14 billioner dollars.
SE: Kvantecomputere kunne læse alle dine krypterede data. Denne 'kvantesikre' VPN sigter mod at stoppe det
Der findes allerede nogle klassiske algoritmer til at tackle udfordringen. Men i betragtning af det store antal mulige ruter at udforske, må modellerne uundgåeligt ty til forenklinger og tilnærmelser. ExxonMobil gik derfor sammen med IBM for at finde ud af, om kvantealgoritmer kunne gøre et bedre stykke arbejde.
Kvantecomputeres evne til at påtage sig flere beregninger på én gang betyder, at de kan køre gennem alle de forskellige ruter i tandem, hvilket giver dem mulighed for at opdage den mest optimale løsning meget hurtigere end en klassisk computer, som ville skulle evaluere hver mulighed sekventielt.< /p>
ExxonMobils resultater virker lovende: simuleringer tyder på, at IBM's kvantealgoritmer kunne give bedre resultater end klassiske algoritmer, når først hardwaren er blevet forbedret.
7. Reduktion af overbelastning
At optimere timingen af trafiksignaler i byer, så de kan tilpasse sig antallet af køretøjer, der venter eller tidspunktet på dagen, kan i høj grad bidrage til at udjævne strømmen af køretøjer og undgå trængsel i travle vejkryds.
Dette er et andet problem, som klassiske computere har svært ved: Jo flere variable der er, jo flere muligheder skal systemet beregne, før den bedste løsning findes. Men som med problemet med den rejsende sælger, kunne kvantecomputere vurdere forskellige scenarier på samme tid og nå det mest optimale resultat meget hurtigere.
Microsoft har arbejdet på denne use case sammen med Toyoto Tsusho og quantum computeropstart Jij. Forskerne er begyndt at udvikle kvante-inspirerede algoritmer i et simuleret bymiljø med det formål at reducere trængslen. Ifølge eksperimentets seneste resultater kunne metoden nedbringe trafikkens ventetider med op til 20 %.
8. Beskyttelse af følsomme data
Moderne kryptografi er afhængig af nøgler, der genereres af algoritmer til at kode data, hvilket betyder, at kun parter, der har fået adgang til nøglen, har midlerne til at dekryptere meddelelsen. Risikoen er derfor dobbelt: hackere kan enten opsnappe kryptografi-nøglen for at dechifrere dataene, eller de kan bruge kraftfulde computere til at forsøge at forudsige nøglen, der er blevet genereret af algoritmen.
Dette skyldes, at klassiske sikkerhedsalgoritmer er deterministiske: et givet input vil altid producere det samme output, hvilket betyder, at en hacker med den rette mængde regnekraft kan forudsige resultatet.
Denne tilgang kræver ekstremt kraftfulde computere , og betragtes ikke som en kortsigtet risiko for kryptografi. Men hardwaren forbedres, og sikkerhedsforskere advarer i stigende grad om, at der vil være behov for mere sikre kryptografinøgler på et tidspunkt i fremtiden.
En måde at styrke nøglerne på er derfor at gøre dem helt tilfældige og ulogiske – med andre ord umulige at gætte matematisk.
Og som det viser sig, er tilfældighed en grundlæggende del af kvanteadfærd: de partikler, der udgør en kvanteprocessor, opfører sig for eksempel på en fuldstændig uforudsigelig måde. Denne adfærd kan derfor bruges til at bestemme kryptografiske nøgler, der er umulige at omdanne, selv med den mest kraftfulde supercomputer.
Generering af tilfældige tal er en applikation af kvanteberegning, der allerede er ved at blive kommercialiseret. Det britiske startup Nu Quantum er f.eks. ved at færdiggøre et system, der kan måle kvantepartiklernes adfærd for at generere strømme af tilfældige tal, som derefter kan bruges til at bygge stærkere kryptografinøgler.
Hardware
Fremtiden for personlig computer ligner en M1 Mac Google Tensor: Alt hvad du behøver at vide om Pixel 6-chippen Walmarts tidlige Black Friday-salg inkluderer $87 Chromebook, $299 iPhone 12 mini Den bedste NAS: Netværkstilsluttede lagerenheder til dit hjem eller din virksomhed CXO