Современная экономика и квантовые вычисления

Современная экономика развивается в ритме битов — единиц, дающих жизнь компьютерам. В основе этих машин лежат крошечные чипы, называемые микропроцессорами, работающие на простой и мощной двоичной системе — танце нулей и единиц, формирующем цифровой мир.

Со времён разработки первых компьютеров, занимавших целые комнаты и даже здания, эта система служила основой для таких задач, как написание документа в Word, обучение искусственного интеллекта и даже отправка ракеты в космос. Эта реальность как никогда близка к изменениям.

Если и есть технология, способная преобразовать современные вычислительные системы, то это квантовые вычисления. Эксперты сходятся во мнении, что их развитие повлечет за собой более значительные изменения в экономике, чем столь нашумевший искусственный интеллект (ИИ). Не только потому, что это ускорит прогресс в исследованиях крупномасштабных языковых моделей, таких как ChatGPT или Gemini, но и потому, что это перевернет большинство критических областей экономики: от обороны до промышленности и финансов.

Microsoft утверждает, что обнаружила новое состояние материи, майорановский фермион, которое ускорит разработку стабильного квантового компьютера. Однако физики рекомендуют относиться к этому заявлению с осторожностью из-за его надежности. Эта новость, однако, вновь оживила дебаты о том, насколько близок научный мир к созданию функционального, безошибочного и легко воспроизводимого квантового компьютера.

Вдали от заявлений компании, основанной Биллом Гейтсом, в Европе, а также в других регионах, стремительно продвигаются вперед, и некоторые полагают, что обещанный день уже не за горами. «В прошлом году были объявления от разных компаний, которые улучшили исправление ошибок в 800 и 900 раз», — говорит Карлос Кучковский, член Стратегического консультативного совета по квантовым технологиям Европейской комиссии и основатель Qcentroid, компании, занимающейся разработкой приложений для квантовых вычислений. Кучковский обрисовывает, что будет означать развитие этой технологии в ближайшие годы.

Во-первых, отмечает эксперт, это быстро улучшит исследования в области ИИ: «Машинное обучение (обучение машин) очень хорошо делает прогнозы, но это не инструмент, способный найти лучшее решение проблемы комбинации». Развитие квантовых вычислений позволит, как он предсказывает, решать математические задачи, которые в противном случае заняли бы годы, так называемые «задачи комбинаторной оптимизации», которые используются в распределении пакетов, телекоммуникациях, прогнозировании погоды или оптимизации энергосетей.

Вместо использования классических битов, которые равны нулю или единице, квантовые вычисления используют тип бита, известный как кубит, который может существовать в обоих состояниях одновременно. Это позволяет кубиту содержать больше информации, чем обычному биту, и что компьютеры со многими кубитами увеличивают ее экспоненциально, что открывает спектр новых вычислительных возможностей.

«Все, что использует компьютер, будет изменено квантовыми вычислениями», — подтверждает Роман Орус, основатель Multiverse Computing, фирмы из Сан-Себастьяна (Испания), которая разрабатывает промышленные приложения на основе этой технологии. «Люди этого не заметят, но они начнут видеть, как рассчитываются лучшие маршруты для путешествий, и что ответы ИИ более точные, и все это будет делаться из облака, потому что ни у кого не будет квантового компьютера в своем мобильном телефоне», — объясняет он по видеосвязи.

Квантовые вычисления обладают способностью имитировать то, как работает природа, что открывает новое поле для понимания того, как разрабатывать более эффективные, более прочные материалы, а также новые молекулы, которые ускорят разработку лекарств и улучшат процессы анализа для промышленных сред. Современные компьютеры потратили бы сотни лет на их решение, говорит Кучковский. Мощный квантовый компьютер также может, теоретически, превзойти многие современные методы шифрования данных, что начинает вызывать беспокойство у правительств и технологических компаний, которые управляют миллиардами данных.

Энергетическая задача — это еще одна проблема, которую эта технология может помочь решить, отмечает Кучковский: «Уже есть исследования, которые утверждают, что квантовые вычисления могут сделать искусственный интеллект более эффективным в использовании энергии». Министерство энергетики США оценивает, что серверы ИИ в центрах обработки данных могут потреблять до 326 тераватт-часов к 2028 году, что почти в восемь раз больше, чем они использовали в 2023 году.

Профессор Орус объясняет, что в его компании смогли сжать память большой языковой модели, такой как ChatGPT, на 90%, что снижает ее энергопотребление и позволяет развертывать ее на таких устройствах, как стиральные машины, дроны или автомобили. Главный научный сотрудник Origin Quantum отметил, что квантовые вычисления могут преобразовать ИИ, резко сократив время обучения с недель до нескольких часов.

Большая проблема заключается в том, что еще не разработан стабильный квантовый компьютер, то есть, который представлял бы идеальные условия для выполнения квантовых вычислений. Для начала, в большинстве компьютеров этого типа кубиты должны работать при температурах, близких к абсолютному нулю, то есть ниже -273 градусов Цельсия. Второе неудобство — надежность. Все компьютерные чипы совершают ошибки, но в современных компьютерах и смартфонах частота ошибок минимальна. В кубитах малейшее возмущение может вызвать серию каскадных ошибок.

Гонка за разработку оборудования, решающего эти проблемы, привлекла компании из большинства развитых стран. В Соединенных Штатах Google, Microsoft и IBM теперь соревнуются за строительство «святого грааля» компьютеров. Китай оценил свои обязательства на аналогичный период от тысячи до более чем 15 миллиардов долларов. Некоторые фирмы, которые разрабатывают эту технологию, — Tencent, Alibaba и Baidu.

«Европа, со своей стороны, вложила много капитала и энергии, чтобы быть в курсе и не потерять ореол ИИ. Однако в квантовых вычислениях мы конкурируем на равных с другими регионами, потому что в них также было сделано достаточно инвестиций раньше», — резюмирует Орус.

Кучковский предупреждает, что «у нас за плечами 30 лет разработок», и объясняет, что очень большой процент научных статей поступает от европейских исследователей и разработчиков. Есть различные компании, такие как Qilimanjaro, Pascal или IQM Quantum Computers, которые смогли разработать высококачественное оборудование на территории Европейского Союза. В Испании в Барселонском суперкомпьютерном центре находится Quantum Spain, первый испанский квантовый компьютер с открытым доступом, построенный на 100% европейской технологии.

Профессор Орус считает, что скачок произойдет не позднее следующего десятилетия. «Мы делаем что-то очень плохо. Алгоритмы ИИ по-прежнему основаны на малоэффективных исследованиях шестидесятых годов. Квантовые вычисления — единственный жизнеспособный путь для этой технологии». Кучковский поделился, что Всемирный мобильный конгресс в этом году увидел гораздо больший интерес со стороны государственных и частных организаций к пониманию квантовых вычислений. «Я уверен, что в следующем году в этой области произойдет бум», — заключает он.

Tendencias — это проект Джерело новини, с помощью которого газета стремится открыть постоянный диалог о больших проблемах будущего, стоящих перед нашим обществом. Инициатива спонсируется Abertis, Enagás, EY, GroupM, Iberdrola, Iberia, Mapfre, Организацией иберо-американских государств (OEI), Redeia и Santander и стратегическим партнером Oliver Wyman.