În mijlocul unui centru de date din Manhattan, New York, un computer cuantic este așezat într-o nișă precum statuia unui zeu. Pentru a ajunge la el, vizitatorii trec de două seturi de uși glisante și de rânduri de mașini convenționale pe care se preconizează că le va depăși, scrie Financial Times.

Producătorul computerului, compania britanică Oxford Quantum Circuits, l-a instalat pentru ca firmele să îl poată utiliza prin conexiuni cloud sau prin fibră optică, oferindu-le astfel ocazia de a experimenta tehnologia în mod direct. Hardware-ul AI de la Nvidia ajută coloana de cupru și oțel să atingă puteri de calcul extraordinare, datorită capacității sale de a analiza și prezice sisteme complexe, precum fluxurile financiare sau reacțiile chimice.

După ani de speranțe deșarte, multe dintre cele mai importante companii de tehnologie din lume pariază acum că computerele cuantice vor începe să le depășească pe omoloagele lor convenționale până în 2030 – cu un impact potențial uriaș în domenii variind de la criptomonede și servicii financiare până la descoperirea de medicamente.

„Sună cu adevărat futurist și înțeleg pe deplin acest lucru”, spune Gerald Mullally, directorul executiv al OQC, indicând baza de clienți a companiei sale ca un vot de încredere în potențialul tehnologiei. „În esență, este un pariu pe care aceste companii îl fac că «asta se va întâmpla, va conta și, prin urmare, cu cât ne implicăm mai repede, cu atât vom avea mai multă practică».”

Însă unii oameni de știință se tem că puterea pură a tehnologiei ar putea pune în pericol confidențialitatea și securitatea națională, în timp ce alții încă se îndoiesc că se pot construi mașinării utile.

Astăzi, computerele cuantice nu mai sunt găsite doar în laboratoarele de cercetare, pe măsură ce companiile explorează posibilitățile comerciale ale tehnologiei. Observatorii din industrie estimează că există zeci de sisteme de calcul cuantic în lume, un număr care, potrivit previziunilor firmei de consultanță McKinsey, va crește la aproximativ 5.000 până în 2030.

Oamenii de știință spun că progresele în ceea ce privește performanța și capacitatea vor fi incrementale.

Însă investitorii au fost entuziasmați de evoluții precum anunțul făcut săptămâna trecută de Microsoft privind cipul cuantic Majorana 2 de nouă generație și de așteptările sale privind un computer cuantic care să poată rezolva „probleme rezonabile și viabile din punct de vedere comercial” până în 2029.

Când compania de calcul cuantic Quantinuum, susținută de Honeywell, a lansat o ofertă publică inițială pe Nasdaq în această lună, acțiunile sale au fost evaluate la peste 15 miliarde de dolari. Prețul acțiunilor grupului rival IonQ a crescut cu peste 700% din septembrie 2024.

Atât Google, cât și IBM își propun să lanseze sisteme de calcul cuantic utile până în 2030. Sundar Pichai, CEO-ul Google, a declarat în noiembrie că tehnologia se află acum „acolo unde era probabil IA acum cinci ani”.

Guvernele fac, de asemenea, investiții strategice. SUA au anunțat luna trecută planuri de a achiziționa participații în valoare de 2 miliarde de dolari în nouă companii de calcul cuantic, inclusiv un start-up susținut de o firmă cu legături cu familia Trump și una listată la bursă de un oficial al Pentagonului.

Scepticii subliniază obstacolele tehnice semnificative care rămân de depășit pentru a crea calculatoare cuantice utile. Mașinile existente sunt încă mult prea predispuse la erori. „Provocările inginerești” pe care dezvoltatorii dispozitivelor insistă că pot fi rezolvate în următorii câțiva ani sunt formidabile.

Dar pe măsură ce noile mașini încep să dea semne că pot depăși computerele convenționale în anumite domenii de nișă — ceea ce industria numește „avantajul cuantic” — riscul de a subestima importanța acestei tehnologii crește.

Organizațiile se pregătesc pentru perspectiva Zilei Q — momentul prevăzut în care computerele cuantice vor fi capabile să spargă metodele criptografice pe care se bazează societățile moderne.

Mai mult decât unu și zero

Cercetarea serioasă în domeniul calculului cuantic a început în anii 1980 și s-a dezvoltat mai lent decât sperau susținătorii acesteia.

Inițial, cercetătorii doreau să vadă dacă era posibil să îmbunătățească calculatoarele exploatând efectele cuantice neobișnuite manifestate de materie la scară atomică și subatomică.

Calculatoarele cuantice pot depăși limitările bitului binar tradițional, care poate exista în două stări, notate cu zero și unu.

În schimb, biții cuantici, sau „qubiți”, pot exista în ambele stări simultan. Acest lucru permite mașinilor cuantice să analizeze simultan mai multe soluții potențiale, în loc să le trateze pe rând, ca un computer convențional.

O analogie este un labirint. În timp ce un computer cuantic poate examina întreaga hartă pentru a găsi o cale de ieșire, o mașină tradițională va continua să exploreze fundături până când găsește ruta. Puterea de procesare superioară a computerelor cuantice ar trebui să le facă mai capabile să generalizeze pe baza unor cantități mici de date și să analizeze multiple tipare complexe.

Tehnologia mai are încă mult de parcurs până la dezvoltarea completă.

Un computer cuantic funcțional va necesita cel puțin 1.000 de qubiți logici, potrivit unui studiu publicat de Institutul de Tehnologie din California în martie. Genesis, al OQC, are 16.

nsă multe companii experimentează deja această tehnologie datorită saltului promis în ceea ce privește capacitatea, prevăzând utilizări timpurii ale mașinilor în domenii precum chimia și știința materialelor.

Ideea este că, datorită modului lor de funcționare și structurii proprii, computerele vor fi mai capabile să analizeze și să prevadă comportamentul chimic determinat de interacțiunile atomice și subatomice guvernate de regulile cuantice. Într-un anumit sens, ele vor vorbi aceeași limbă, în loc să traducă o analiză într-un șir de unu și zero, așa cum face un computer tradițional.

Ca urmare, o mașină cuantică suficient de puternică ar trebui, în teorie, să fie capabilă să prezică interacțiunile dintre medicamente și celulele vii care determină dacă un nou produs farmaceutic va funcționa.

Astfel de posibilități au determinat deja companiile de tehnologie să se asocieze cu grupuri industriale.

Google a colaborat cu compania farmaceutică Boehringer Ingelheim în domeniul descoperirii de medicamente, cu Bosch în domeniul științei materialelor și cu Mercedes-Benz în domeniul tehnologiei bateriilor. De asemenea, a colaborat cu producătorul de automobile Volkswagen pentru a cerceta fluxul și optimizarea traficului.

Chevron Technology Ventures, divizia de capital de risc a multinaționalei petroliere, a fost un investitor recurent într-o rundă de strângere de fonduri de 260 de milioane de lire sterline încheiată de Oxford Quantum Circuits săptămâna trecută. Chevron afirmă că investiția sa reflectă interesul său pentru tehnologiile cuantice în domenii precum securitatea cibernetică, procesarea datelor și optimizarea sistemelor complexe.

Stimularea serviciilor financiare și combaterea fraudei

Rob Otter, șeful departamentului de cercetare aplicată în domeniul tehnologiei la nivel global al JPMorgan Chase, afirmă că industria serviciilor financiare anticipează, de asemenea, „beneficii imediate din partea calculului cuantic, deoarece acesta este capabil să proceseze și să analizeze în mod eficient seturi de date mari, care sosesc rapid, precum înregistrările tranzacțiilor, fluxurile de date de pe piață sau semnalele de risc”.

El adaugă că, în timp, tehnologia „ar putea îmbunătăți modul în care firmele gestionează riscul, evaluează investițiile, optimizează portofoliile și detectează frauda, conducând la piețe mai eficiente și rezultate mai bune pentru clienți”.

În cadrul experimentelor, mașinile cuantice au demonstrat, de asemenea, potențialul de a îmbunătăți detectarea fraudelor, depășind dezavantajele metodelor existente bazate pe IA.

Raritatea relativă a cazurilor de fraudă înseamnă că IA nu dispune de un set de date suficient de mare din care să învețe, iar infractorii își schimbă metodele, ceea ce înseamnă că modelele necesită o reînvățare constantă.

Compania de tehnologie Unisys a declarat că a obținut rezultate promițătoare din parteneriatele cu compania de plăți online Paysafe și cu Centrul Național de Calcul Cuantic din Marea Britanie.

Un studiu al Unisys privind detectarea fraudelor a constatat că abordarea cuantică a atins zero rezultate fals negative, reducând în același timp la minimum rezultatele fals pozitive. Acest lucru este important deoarece rezultatele fals negative înseamnă că fraudele nu sunt detectate, în timp ce rezultatele fals pozitive frustrează clienții, deoarece înseamnă că tranzacțiile legitime sunt blocate.

Mastercard și OQC au colaborat, de asemenea, la un sistem experimental de detectare a fraudelor cuantică care a înregistrat mai puține rezultate fals pozitive decât tehnicile existente atunci când a fost testat pe date disponibile public.

Calculul cuantic „se află la intersecția dintre IA, date și securitate”, spune Ken Moore, directorul de inovare al Mastercard. Viitoarele aplicații cuantice s-ar putea extinde la domenii precum modelarea riscurilor și criptografia de nouă generație, adaugă el.

Ce va însemna Ziua Q pentru securitatea cibernetică?

Imediat ce au fost lansate primele computere cuantice experimentale în anii 1990, oamenii de știință au început să facă previziuni despre Q-Day (Ziua Q sau Ziua Cuantică), data presupusă la care computerele cuantice vor fi capabile să spargă sistemele de criptografie utilizate în mod obișnuit.

O astfel de evoluție ar pune în pericol o serie de date confidențiale, de la secrete de securitate națională la dosare medicale și informații financiare personale.

Metodele criptografice comune existente se bazează pe înmulțirea unor numere prime foarte mari. Acestea pot fi sparte doar dacă computerul poate determina identitatea numerelor, ceea ce ar dura atât de mult pentru mașinile existente încât este imposibil de realizat.

În schimb, un computer cuantic de dimensiuni suficiente ar putea rezolva problema într-un interval de timp de care infractorii ar putea profita, deoarece tehnologia poate efectua calcule complexe mult mai rapid decât mașinile convenționale.

Amenințarea este cu atât mai mare cu cât hackerii pot fura date astăzi pentru a le decripta după Ziua Q: o strategie cunoscută sub numele de „recoltează acum, decriptează mai târziu”.

Perspectiva a speriat companiile de criptomonede. Acestea sunt deosebit de vulnerabile deoarece furtul de criptomonede poate fi efectuat în mod anonim și au mai puține măsuri de protecție decât băncile tradiționale. Ayo Akinyele, șeful departamentului de inginerie la RippleX, divizia de dezvoltare blockchain a grupului de criptomonede Ripple, a declarat pentru FT luna trecută că amenințarea cuantică „a trecut de la teoretic la credibil”.

În toate sectoarele și la nivelul guvernelor, instituțiile se pregătesc pentru posibilitatea apariției Zilei Cuantice prin introducerea așa-numitei criptografii post-cuantice. Acestea sunt noi algoritmi „siguri din punct de vedere cuantic”, inclusiv trei dezvoltați în 2024 sub supravegherea Institutului Național de Standarde și Tehnologie din SUA. Anul acesta, institutul a anunțat încă nouă algoritmi candidați, pe măsură ce bătălia pentru protejarea datelor mondiale se intensifică.

Limitele tehnologiei

Aproape nimeni din industrie nu vede computerele cuantice ca un înlocuitor pentru calculatoarele convenționale, deoarece tehnologia va fi cea mai potrivită pentru o gamă relativ restrânsă de sarcini extrem de complexe.

Istoria informaticii sugerează că dispozitivele cuantice vor stimula probabil cererea pentru mașinile convenționale necesare pentru a le susține, spune Timothy Costa, vicepreședinte și director general al diviziei cuantice la Nvidia. „Informatica are rolul de a mări piața”, spune Costa. „Și tehnologia cuantică va face același lucru.”

El adaugă că aceeași logică sugerează că computerele cuantice și IA nu se vor duela pentru supremație, ci se vor alimenta reciproc.

Pe măsură ce unitățile de procesare cuantică din inima mașinilor devin mai performante, vor necesita o IA mai avansată pentru a le calibra și a efectua corectarea erorilor.

Unii experți în calculatoare cuantice consideră că dispozitivele ar putea juca un rol în generarea de date sintetice noi din care modelele de IA să învețe.

Industria semiconductorilor ar putea, de asemenea, să utilizeze IA pentru a crea dispozitive cuantice utile, care, la rândul lor, ar putea găsi materiale mai bune pentru proiectarea semiconductorilor, spune Costa.

Toate acestea sunt încă la ani distanță, cel puțin. Unii oameni de știință avertizează împotriva entuziasmului excesiv față de un sector ale cărui termene ambițioase le pun la îndoială. Alții își exprimă scepticismul cu privire la posibilitatea de a construi mașini utile.

O problemă majoră care provoacă defecțiuni operaționale este „zgomotul” — variații aleatorii și distrageri care pot duce la erori în calculele folosind qubiți.

Fenomenele cuantice sunt fragile și vulnerabile la perturbări de mediu, cum ar fi căldura sau câmpurile magnetice, care pot afecta rezultatele.

Dezvoltatorii folosesc tehnici de corectare a erorilor pentru a atenua astfel de probleme, dar cercetători precum Gil Kalai, matematician la Universitatea Ebraică din Ierusalim, au susținut că ar putea fi imposibil să se realizeze astfel de soluții suficient de robuste.

Sectorul se confruntă cu alte obstacole tehnice. Sunt necesare eforturi în domenii precum interfețele hardware și software dintre dispozitive și computerele convenționale, precum și în dezvoltarea de algoritmi care să ruleze pe dispozitivele cuantice.

Însă susținătorii tehnologiei, precum Mullally de la OQC, care susține că computerele cuantice ar putea fi mult mai eficiente din punct de vedere energetic decât omoloagele lor convenționale, prezintă perspectiva unei serii de descoperiri majore.

Grupul său prezice că, până la jumătatea următorului deceniu, modelul său Genesis va fi înlocuit de noi generații numite Titan, Athena și Atlas.

Mullally spune că un astfel de limbaj mitic nu ar trebui să ascundă seriozitatea progresului pe care îl face tehnologia.

„În general, industria se îndreaptă… către acest gen de lume științifică fictivă de vis”, spune el. „Dar acum este mult mai reală.”

Editor : B.E. …. Citește Întreg Articolul