Komputery kwantowe to nie futurystyka. Kilkaset globalnych koncernów już z nich korzysta, wiele innych je testuje. Niestety, ogromna większość biznesu nie zaprząta sobie nimi głowy. To błąd, bo obliczenia kwantowe stają się narzędziem zdobywania miażdżącej przewagi konkurencyjnej.
Firmy i rządy na całym świecie inwestują miliardy dolarów w badania i rozwój kwantowy. Google, Microsoft, Intel, IBM, Honeywell i sporo mniejszych graczy ścigają się, aby osiągnąć kwantową supremację. Stawka jest wysoka, a to oznacza, że pojawienia się w pełni komercyjnych komputerów kwantowych można się spodziewać już w najbliższych kilku latach.
Na razie urządzenia te są na etapie badań i testowania, co odbywa się w ogromnych laboratoriach, w warunkach raczej trudnych do odtworzenia w siedzibie jakiejkolwiek firmy. Na przykład komputery kwantowe IBM muszą być utrzymywane w temperaturze około -270 stopni Celsjusza. Generalnie jednak technologia budowy sprzętu kwantowego dąży do zmniejszenia jego rozmiarów i zapewnienia prostoty obsługi. W ramach finansowanego przez UE projektu AQTION grupa naukowców z Uniwersytetu w Innsbrucku w Austrii z powodzeniem umieściła w pełni funkcjonalny komputer kwantowy z pułapką jonową w dwóch 19-calowych szafach serwerowych, z jakich korzystają centra danych na całym świecie. Urządzenie wymaga tylko jednej wtyczki naściennej i poza tym jest samowystarczalne.
Równolegle z pracami badawczymi i konstruktorskimi główni dostawcy usług w chmurze oferują już teraz dostęp do obliczeń kwantowych przydatnych w biznesie. Koncern BMW w ub. roku ogłosił, że wykorzystuje je do optymalizacji łańcucha dostaw.
Do konkurencji stają też mniejsze firmy. Na przykład wywodzący się z Uniwersytetu w Oxfordzie brytyjski startup Oxford Quantum Circuits oferuje dostęp do własnego nadprzewodnikowego komputera kwantowego. Ta właśnie metoda – usługi subskrybowanej – będzie prawdopodobnie powszechnym sposobem korzystania przez biznes z nowej technologii. Tylko najbogatsze firmy, np. Amazon, zapowiadają budowę własnego sprzętu kwantowego.
Jak pracują kwanty
Na czym polega fenomen kwantowy? W komputerach, na których obecnie pracujemy, jednostką informacji jest bit, czyli wartość logiczna przyjmująca tylko dwa stany: 0 lub 1. Za pomocą nawet miliardów zmian napięć w tranzystorach każdego procesora dokonują się niesamowite obliczenia, umożliwiające na przykład generowanie wirtualnych światów w grach video.
Komputery kwantowe operują na tzw. bitach kwantowych (z ang. quantum bits), powszechnie określanych kubitami. Są to najmniejsze cząstki materii, takie jak fotony, jony lub molekuły, którymi rządzą szczególne prawa fizyki kwantowej.
Jeden kubit może przyjąć wiele stanów, czyli może być jednocześnie zerem i jedynką. Dwa kubity wytworzą już kombinację czterech różnych stanów, trzy – ośmiu, a cztery – szesnastu, itd. Dzięki temu kubity mogą przechowywać o wiele, wiele więcej informacji niż bity. A to pozwala komputerom kwantowym wykonać w sekundę tyle operacji, na ile dzisiejsze superkomputery potrzebowałyby kilku lat.
Już teraz sztuczna inteligencja umożliwia analizowanie ogromnych zbiorów danych i wychwytywanie w nich wzorców niedostrzegalnych przez ludzi. Ale dzisiejsza symulacja komputerowa np. pogody wykorzystuje ograniczoną liczbę danych wejściowych, bo gdyby użyto ich zbyt wiele, zajęłoby to więcej czasu niż ewolucja rzeczywistej pogody. Komputery kwantowe będą w stanie analizować złożone bazy danych miliony razy większe od obecnych, a to stworzy trudne dziś do wyobrażenia nowe możliwości.
Miliony razy szybciej
Korzystając z algorytmów i obwodów elektronicznych, komputery kwantowe mogą jednocześnie reprezentować wiele możliwych stanów obliczeń, zanim osiągną pożądany wynik. To oznacza, że im więcej mają kubitów, tym bardziej złożone informacje mogą przedstawić i tym więcej obliczeń wykonać w tym samym czasie.
Na razie najmocniejsze komputery kwantowe korzystają z kilkudziesięciu, góra kilkuset kubitów. Naukowcy w Oxfordu uważają, że wyraźną korzyść w świecie realnym zapewnią komputery dysponujące co najmniej tysiącem kubitów. Ale biorąc pod uwagę tempo rozwoju tej dziedziny w ostatnich latach uzyskanie tego poziomu nie potrwa długo. Na przykład w 2019 r. Google informował, że jego 53-kubitowy procesor Sycamore wykonał szczególnie złożone obliczenia w cztery minuty, czyli 158 mln razy szybciej niż najpotężniejszy wówczas klasyczny komputer na świecie. Ten drugi potrzebowałby na to 10 tys. lat. Dwa lata później bostoński start-up QuEra ogłosił, że zbudował 256-kubitowy procesor, pięć razy silniejszy niż urządzenie Google.
Kwantowy biznes
IBM twierdzi, że w erze coraz większej niepewności modele biznesowe stają się coraz bardziej wrażliwe i zależne od nowych technologii, na co lekarstwem staną się obliczenia kwantowe. Dzięki nim uda się znacząco redukować niepewność i rozwiązywać problemy biznesowe o znacznie większym niż dziś zakresie i stopniu złożoności. Integracja obliczeń kwantowych ze sztuczną inteligencją, komputerami klasycznymi i chmurą obliczeniową wywoła najważniejszą rewolucję biznesową od 60 lat.
Operacje oparte na technologiach kwantowych radykalnie zmienią sposób działania przedsiębiorstw. Będą one ewoluować od analizowania danych do odkrywania nowych sposobów rozwiązywania problemów. W połączeniu z hiperautomatyzacją doprowadzi to ostatecznie do powstania nowych modeli biznesowych.
To się już w praktyce odbywa. Międzynarodową firma D-Wave zajmuje się biznesowym wykorzystaniem komputerów kwantowych. Na swojej stronie internetowej przedstawia szerokie portfolio klientów korporacyjnych: Volkswagen, Save-on-Foods, DENSO, Toyota, BBVA, NEC, Accenture, Lockheed Martin. I dodaje, że firmy te zbudowały setki aplikacji kwantowych w różnych obszarach, takich jak planowanie zasobów, mobilność, logistyka, odkrywanie leków, optymalizacja portfolio, procesy produkcyjne i wiele więcej.
Algorytmy kwantowe mogą optymalizować projektowanie procesów produkcyjnych, załadunek kontenerów transportowych, wyznaczać trasy ciężarówek dostawczych lub odrzutowców pasażerskich. W przeciwieństwie do klasycznego komputera, który przed podjęciem optymalnej decyzji w zasadzie musi przetestować każdą trasę po kolei, komputery kwantowe zapewnią optimum biorąc pod uwagę wszystkie trasy w tym samym czasie.
Dziś podwojenie mocy klasycznego komputera odbywa się mniej więcej co 18 miesięcy. W tym czasie moc komputera kwantowego rośnie czterokrotnie. Jeśli ten trend się utrzyma, nie ma wątpliwości, że rewolucja kwantowa w biznesie rozpocznie się szybciej niż się większość z nas spodziewa.
Autor: Zbigniew Gajewski, partner w THINKTANK, ekspert w zakresie wpływu nowych technologii na biznes i życie społeczne, autor raportów i analiz makroekonomicznych.
