Obliczenia kwantowe w chmurze – niedaleka przyszłość?
W tym artykule dowiesz się:
- Czym są komputery kwantowe
- Jakie są zastosowania obliczeń kwantowych
- Dlaczego komputery kwantowe działające w chmurze znacząco zwiększą swoją dostępność
- Jak wygląda wykorzystanie obliczeń kwantowych w praktyce
Kiedy myślimy o komputerach kwantowych przed oczami pojawia nam się obraz niczym z filmu science-fiction. Komputery kwantowe nie przypominają bowiem wyglądem zwykłych komputerów, do których przywykliśmy. Ich działanie jest uzależnione od specjalnej budowy, która kształtem może przypominać część z konsoli centralnej T.A.R.D.I.S w serialu Doktor Who. Równie niezwykłe są warunki, w jakich pracuje ów super komputer – nawet niewielkie zakłócenia i zachwiania temperatury mają wpływ na jego funkcjonowanie. Potrzebne są zatem sterylne pomieszczenia o ekstremalnie niskich temperaturach, które pozostają odizolowane od zakłóceń magnetycznych czy innych wibracji ze świata zewnętrznego. Mimo tego niezwykłego opisu, komputery kwantowe to nie fikcja lecz rzeczywistość. A obliczenia kwantowe w chmurze to być może nasza niedaleka przyszłość.
Czym są obliczenia kwantowe i jakie mają zastosowania?
Chociaż jesteśmy wciąż na wczesnym etapie rozwoju technologii kwantowej to już widzimy, że jej potencjał jest ogromny. Obliczenia kwantowe to skomplikowana dziedzina informatyki, która wykorzystuje zasady mechaniki kwantowej do przetwarzania informacji. Tradycyjne komputery opierają się na systemie binarnym, tzn. wszystko przetwarzane jest za pomocą jedynek i zer. Tymczasem obliczenia kwantowe opierają się na tzw. kubitach, które mogą znajdować się w pozycji 0, 1 lub obu naraz, niczym słynny kot z eksperymentu myślowego Schrödingera. To zjawisko nazywamy superpozycją i jest ono niezwykle przydatne w szczególnych typach obliczeń, gdy próbujemy ocenić szanse wystąpienia danego zdarzenia gdzie istnieje bardzo wiele możliwych scenariuszy.
Dodatkowo, w mechanice kwantowej istnieje inne ciekawe zjawisko nazywane splątaniem kwantowym. Występuje ono gdy fizycznie oddzielone od siebie cząsteczki nawet na dużej odległości pozostają ze sobą powiązane. Gdy dokonujemy pomiaru jednej cząsteczki natychmiast wpływamy na stan drugiej, niezależnie od odległości między nimi. Ma to zastosowanie w teleportacji kwantowej i stanowi podstawę dla wielu algorytmów kwantowych. Naukowcy stale pracują nad lepszym zrozumieniem i kontrolowaniem splątania kwantowego, ale już teraz jasne jest, że splątanie kwantowe umożliwia równoległe przetwarzanie ogromnej ilości informacji.
By wyjaśnić w prosty sposób dlaczego obliczenia kwantowe mają tak ogromne znaczenie, posłużmy się przykładem – wiele osób potrafi podnieść liczby do potęgi. Jednak inne, odwrotne działania matematyczne są już dużo trudniejsze. Na przykład faktoryzacja naprawdę dużych liczb, czyli rozkładanie ich na czynniki pierwsze jest już dużo bardziej pracochłonne niż tradycyjną metodą. Dysponując jednak metodami obliczeń kwantowych, znajdowanie rozwiązania jest dużo szybsze. To zupełnie nowe możliwości obliczeniowe, które otwierają przed nami przyszłe horyzonty, niegdyś dla nas nieosiągalne.
Zastosowania obliczeń kwantowych są szerokie, od kryptografii po symulacje złożonych reakcji chemicznych, od modeli finansowych po prognozy meteorologiczne i nie zapominajmy o sztucznej inteligencji. Wszędzie tam, gdzie problem jest skomplikowany, takie nowoczesne rozwiązania technologiczne umożliwiają nam dokonywanie obliczeń, które normalnym komputerom zajęłyby wiele, wiele lat. Na tym właśnie polega ich przełomowość.
Potencjał obliczeń kwantowych w chmurze obliczeniowej
Integracja obliczeń kwantowych z chmurą obliczeniową mogłaby kompletnie zrewolucjonizować sposób w jaki pracujemy z danymi. Jako że komputery kwantowe są bardzo trudne w utrzymaniu i zbudowaniu, są też bardzo drogie. Dostęp do ich możliwości za pomocą chmury, czyli bez konieczności posiadania fizycznie specjalistycznego sprzętu, zapewniłby szeroki dostęp do ich potężnej mocy obliczeniowej. To rozszerzyłoby znacząco grono użytkowników, którzy nie posiadają odpowiednich środków finansowych by korzystać z tej technologii obecnie – mowa tu o różnego rodzaju małych lecz innowacyjnych start-upach czy też instytucjach badawczych.
Chmura obliczeniowa umożliwia również skalowalność, co jest główną zaletą chmur obliczeniowych. Oznacza to obniżenie kosztów i zwiększenie efektywności. W przypadku drogiej i zaawansowanej technologii takiej jak obliczenia kwantowe przekłada się to na ogromny przeskok w jej upowszechnianiu i stosowaniu. Dostawcy usług chmurowych takich jak Amazon czy Google już teraz oferują dostęp do komputerów kwantowych przez swoje platformy. Również Unia Europejska podejmuje kroki w kierunku demokratyzacji kwantowej.
Wyzwania i perspektywy rozwoju obliczeń kwantowych w chmurze
Oczywiście na tak wczesnym etapie istnieje wciąż wiele wyzwań dla rozwoju obliczeń kwantowych w chmurze. I chociaż, jak już wspomnieliśmy, dostęp do komputerów kwantowych w chmurze jest aktualnie możliwy, to praktyczne korzystanie z nich jest jeszcze nadal we wczesnej fazie rozwoju, jako że wiele algorytmów wciąż jest eksperymentalnych. Ich optymalizacja i adaptacja wymaga czasu oraz sporych zasobów badawczych. Podstawowym wyzwaniem jest sama technologia – kubity są bardzo niestabilne, przez co niezbędna jest korekcja błędów w obliczeniach. Skalowanie systemów kwantowych w chmurze również nie należy do prostych zadań. Od rozwoju stabilnych systemów kwantowych zależy przyszłość obliczeń kwantowych w chmurze. Wyzwania technologiczne i finansowe to więc główne przyczyny, dla których technologia ta nie jest jeszcze w pełni rozwinięta.
Perspektywy te są jednak bardzo obiecujące. Każda kolejna generacja komputerów kwantowych przybliża nas do przyszłości, w której obliczenia kwantowe w chmurze staną się dla nas coraz bardziej powszechne i praktyczne w codziennym życiu.
Studium przypadków wykorzystania obliczeń kwantowych w praktyce biznesowej
Biznes nie pozostaje obojętny na te rewelacje. Jednym z przykładów coraz liczniejszych zastosowań obliczeń kwantowych w praktyce może być sektor finansowy, w którym to firma JP Morgan Chase już teraz testuje algorytmy kwantowe do oceniania ryzyka finansowego i optymalizacji portfeli inwestycyjnych. Przewidywanie ryzyka finansowego w obecnych czasach jest nadal bardziej sztuką niż precyzyjną nauką, ale zastosowywanie obliczeń kwantowych może to zmienić. Prognozy finansowe mogą być w przyszłości o wiele bardziej precyzyjne.
Z kolei w dziedzinie farmacji, firma Biogen korzysta z analiz złożonych struktur molekularnych wykonanych za pomocą symulacji przygotowanych przez obliczenia kwantowe. To znaczenie przyspiesza proces tworzenia nowych leków i walkę z chorobami, które nie są proste do leczenia.
Obliczenia kwantowe w chmurze, to przyszłość technologiczna i temat ten z pewnością będzie jeszcze do nas powracał. Dlatego już teraz warto nie pozostawać w tyle i otworzyć się na innowacje w chmurze. Zachęcamy do lektury innego naszego artykułu, który podpowie Wam jaką chmurę wybrać.
Porozmawiajmy!
a my pomożemy Ci wdrożyć najnowsze rozwiązania!