Kvanttilaskenta: Ennusteet vuodelle 2024 ja sen jälkeen

Avoin toiminta
Tiivistelmä

Tekoälyn jälkeen kvanttilaskenta saattaa olla se seuraava suuri muutos, jonka näemme maailmanlaajuisesti, kun insinöörit keskittyvät qubitin laatuun ja virheiden korjaamiseen. Tietoturva on kuitenkin tällä saralla suuri huolenaihe, koska kvanttilaskenta uhkaa olemassa olevia salausstandardeja. Vuonna 2024 kvanttilaskenta-alan odotetaan siirtyvän fyysisistä kubiteista virhekorjattuihin loogisiin kubiteihin ja näkevän maailmanlaajuisen yhteistyön lisääntyvän kvanttitutkimuksessa, mikä merkitsee suurta vuotta teknologialle.

Moni teknologia-alan konkari uskoo, että tämä vuosi on se vuosi, jolloin kvanttilaskenta nousee kunnolla esiin. Viime vuonna nähtiin samantapainen kehitys generatiivisen tekoälyn saralla, kun sitä alettiin soveltaa valtavirran toiminnoissa esimerkiksi yritysmaailmassa. Ja kun pohdimme, mitkä trendit odottavat meitä tänä vuonna, kvanttilaskenta se aihe, joka saa aikaan koko ajan enemmän keskustelua esimerkiksi yrityssektorilla ympäri maailmaa.

Vaikka monet kriitikot pitävät kvanttilaskennan vaikutuksia liioiteltuina, se valmistautuu siirtymään kaiken keskiöön samalla kun kaikki katseet kohdistuvat siihen. Mutta pystyykö se lunastamaan lupauksensa seismisestä muutoksesta laskentaominaisuuksissa.

Pääpointit

  • Tekoälyn jälkeen kvanttilaskenta saattaa olla seuraava muutos, jonka näemme maailmanlaajuisesti, kun insinöörit keskittyvät kubitin laatuun ja virheiden korjaamiseen.
  • Kvanttilaskennan maailmaa muuttava potentiaali tuo mukanaan eettisiä ja turvallisuushaasteita, jotka edellyttävät tasapainoista ja tietoista lähestymistapaa yrityksiltä ja erityisesti valtioiden johtajilta.
  • Vuonna 2024 kvanttilaskenta-alan odotetaan siirtyvän fyysisistä kubiteista virhekorjattuihin loogisiin kubiteihin, ja näkevän maailmanlaajuisen yhteistyön lisääntyvän kvanttitutkimuksessa, mikä merkitsee suurta vuotta teknologialle.

Atom Computingin äskettäin julkaisema ilmoitus 1 225 kubitin kvanttitietokoneesta, joka lähes kolminkertaistaa IBM:n Ospreyn, joka oli alan edellinen edelläkävijä, korostaa, että olemme uuden aikakauden kynnyksellä tietojenkäsittelyn saralla. Tämä harppaus vahvistaa, että kvanttilaskenta tuo mukanaan mahdollisuuksia mullistaa lääkkeiden ja kyberturvallisuuden kaltaisia aloja, sillä se mahdollistaa käsittämättömän monimutkaisten laskelmien tekemisen.

Yhä enemmän kuitenkin uskotaan, että kvanttilaskennan vaikutus määräytyy kubittien laadun perusteella pelkän määrän sijaan. Joten otetaan selvää, onko kvanttilaskennalla tulevaisuutta?

Kvanttilaskenta: Laatu ennen määrää

John Prisco uskoo, että vuonna 2024 tulemme näkemään kvanttitietokonemarkkinoilla muutoksen, joka poikkeaa pakkomielteisyydestä kvanttietuun ja raakaan kubittimäärään. Sen sijaan alan on määrä kääntyä kohti kriittisempää virheenkorjausta ja käytännön ongelmanratkaisuun keskittyviin sovelluksiin.

“Kvanttilaskennan jättiläisten odotetaan suuntaavan ponnistelunsa loogiseen kubittien laskemiseen asettaen kubittien laadun etusijalle pelkkään määrään nähden, mikä on aiemmin hallinnut keskusteluja.”

Vaikka vuosi 2024 ei välttämättä tuokaan kvanttitietokonesuunnittelun menetelmien ratkaisevaa konsolidointia, tämä epävarmuus haastaa alan yleisen kehityksen ja keskittymisen.

“Kvanttitietokonemarkkinat ovat valmiita näkemään yhden niiden nykyisen muodon poistamisen, mikä tarkoittaa, että vuonna 2024 ei saavuteta kehitystä, mikä on huono merkki alan pyrkiessä siirtymään otsikoita herättävistä teoista konkreettisiin, todellisiin vaikutuksiin.”

Kääntyminen pelkästä numeropelistä virheenkorjauksen ja toiminnallisten sovellusten korostamiseen merkitsee kvanttilaskenta alan kypsymistä. Tämä siirtymä, vaikka se onkin täynnä epävarmuutta, edustaa kriittistä käännekohtaa.

“Kun teollisuus kamppailee teoreettisten kykyjen muuttamiseksi todellisiin sovelluksiin, esiin nousee toinen uhkaava ongelma – kvanttilaskennan vaikutukset tietoturvaan, erityisesti kuinka hakkerit voivat hyödyntää tätä syntymässä olevaa teknologiaa tallentaakseen salattua dataa tänään salauksen purkamista varten.”

Hakkerit voivat tallentaa dataa salauksen myöhempää purkamista varten

Fred Rivain, Dashlanen teknologiajohtaja, varoittaa nopeuden tärkeydestä, mitä tulee kvanttiteknologian kehitykseen, sekä siitä, että kvanttiresistenttien salausmenetelmien tarve ei ole enää valinnainen.

Se suuri uhkakuva, jossa kvanttilaskenta rikkoo nykyiset salausstandardit, kuten RSA- tai ECC-salausalgoritmit, korostaa, että kaikenkokoisten organisaatioiden on eri toimialoilla arvioitava, missä niiden vaaranpaikat voivat olla, ja siirtyä käyttämään postkvanttisalausta jo tänään.

“Riski laitoksille ja yrityksille on todellinen: hakkerit ja roistovaltiot yrittävät todennäköisesti jo varastaa, hamstrata ja tallentaa salattua dataa siinä toivossa, että he voivat murtaa sen tulevaisuudessa.”

Ensi vuonna odotamme NIST:n julkaisevan “kierroksen 4” standardoituja postkvanttialgoritmeja, jotka integroidaan kriittisiin kryptografisiin kirjastoihin, kuten libsodium, jotta kaikki kehittäjät voivat käyttää niitä.

Vaikka edelläkävijät, kuten Cloudflare ja Signal, ovat käynnistäneet tosielämän toteutukset, laajempi käyttöönotto on edelleen pitkän aikavälin mahdollisuus. Motivaatio muutokseen saattaa vaatia vuoden 2000 kaltaisen tapahtuman Valkoisen talon painostuksesta huolimatta.

Rebecca Krauthammer, joka on yksi QuSecuren perustajista ja sen tuotepäällikkö, varoittaa myös, että voimme odottaa uhkaympäristön kehittyvän samalla kun kvanttilaskenta edistyy.

“Kvanttilaskennan ja tekoälyyn perustuvien kyberhyökkäysten kehittymisen myötä syntyy uudenlaisia kyberuhkia. Kyberturvatiimien tehtävänä ei ole vain suojata yritystä perinteisiä haittaohjelmia, tietomurtoja ja kyberhyökkäyksiä vastaan, vaan myös kvanttisuuntautuneita tallenna-nyt-pura-salaus-myöhemmin -hyökkäyksiä, kilpailevia koneoppimistaktiikoita ja tekoälyyn perustuvia sosiaalisen suunnittelun järjestelmiä.”

Tämä edellyttää laajempaa osaamista kyberturvallisuuden ammattilaisilta ja kehittyneempiä puolustustyökaluja ja -alustoja.

Väärinkäsityksiä kvanttitietokoneista

Kvanttilaskenta on vielä niin uusi ala, että siitä on liikkeellä monia vääriä käsityksiä. Tony Uttley, Quantinuumin toimitusjohtaja ja operatiivinen johtaja, on huomauttanut, että kvanttitietokoneet eivät ole kymmenen vuoden tai 15 vuoden päässä.

”Meillä on jo tällä hetkellä kvanttitietokoneita, jotka pystyvät tekemään asioita, joita perinteiset tietokoneet eivät pysty. Toinen väärinkäsitys on, että kvanttitietokoneet soveltuvat vain yhteen asiaan.”

Uttley selitti, että vaikka kvanttilaskennan kehittämisen pääpaino on ollut yrityssovelluksissa, teknologiasta on vahingossa tullut monimutkaisten tieteellisten haasteiden pelin muuttaja. Esimerkiksi kondensoituneen aineen fysiikkaa ja korkean energian fysiikan ongelmia, jotka ovat usein CERNin kaltaisten organisaatioiden ja Large Hadron Colliderin kaltaisten projektien vastuulla, voidaan nyt lähestyä tavoilla, joita aiemmin pidettiin mahdottomina.

“Ihmisten historia on opettanut meille, että jos antaa uskomattomia työkaluja loistaville ihmisille, he löytävät jotain tekemistä sen kanssa. Näemme tämän toteutuvan nyt reaaliajassa.”

Pohjimmiltaan kvanttilaskennasta on tullut muunnostyökalu, joka voi tehdä teoreettisista käsitteistä konkreettisia ja tarjoaa uuden linssin, jonka kautta voimme katsoa ja ymmärtää maailmankaikkeutta.

“Olen innoissani voidessani murskata myytin, jonka mukaan kvanttilaskenta on vuosikymmenen päässä ja että kvanttilaskenta ratkaisee vain yhden asian.”

Mihin sektoreihin kvanttilaskenta vaikuttaa?

Rahoituspalvelut, jättikokoiset pankit ja kauppayritykset hyödyntävät kvanttivalmiuksia salkun optimointiin ja tehostettuun petosten havaitsemiseen. Lääketeollisuus tarkastelee kvanttilaskentaa tehokkaan lääkekehityksen saavuttamiseksi. Samaan aikaan kestävään kehitykseen keskittyneet yritykset tutkivat uusia materiaalitieteitä, joista esimerkkinä on yhteistyö BMW:n ja Airbusin kanssa vetypolttokennojen parissa.

“Kvanttilaskenta lupaa myös mullistaa säännellyt teollisuudenalat terveydenhoidosta lentoliikenteeseen tarjoamalla kaivattua läpinäkyvyyttä ja jäljitettävyyttä tekoälyalgoritmeihin, mikä vähentää “mustan laatikon” ongelmaa tekoälyn päätöksenteossa.”

Riskit ovat kuitenkin vielä yhtä suuret kuin hyödyt. Merkittävä huolenaihe on tietojen salaus, koska algoritmit, kuten Shorin algoritmi, ovat osoittaneet, että kvanttilaskenta voi mahdollisesti murtaa olemassa olevat salausmenetelmät. Tämä tuo mukanaan paitsi teknisiä haasteita myös eettisiä näkökohtia sen suhteen, kuinka teknologiaa tulisi valjastaa parempaan hyvään ja samalla turvata se.

Miltä kvanttilaskenta tulevaisuus näyttää?

Kvanttilaskenta ei ole enää futuristinen käsite; se on nykyinen todellisuus, jolla on keskeisiä virstanpylväitä lähihorisontissa. Eräs välitön virstanpylväs on saavuttaa taso, jossa kvanttitietokoneet ylittävät rutiininomaisesti jopa maailman edistyneimmät supertietokoneet simulaatiotehtävissä, mikä vie meidät aikakauteen, jolloin klassinen tietojenkäsittely ei kykene jäljittelemään kvanttiominaisuuksia.

Tony Uttley, Quantinuumin presidentti ja operatiivinen johtaja, neuvoo yritys- ja hallintojohtajia keskittymään kvanttiteknologian nouseviin sovelluksiin kyberturvallisuudesta korkean energian fysiikkaan.

“Alamme nähdä sen sisällytettynä paikkoihin, jotka vaikuttavat jokapäiväiseen elämäämme. Emme ehkä koskaan koske kvanttitietokoneeseen itse, mutta se voi olla älypuhelimellasi työskentelevä sovellus, joka toimii ympäri maailmaa, kurottaa sisään ja tekee jotain kvanttitietokoneelta.”

Aivan kuten Internetin ja klassisen tietojenkäsittelyn alkuvaiheet, kvanttilaskenta alkaa kapeilla sovelluksilla, mutta siitä on tulossa kaikkialla läsnä oleva ohjelmistotyyppi, joka tehostaa hienovaraisesti päivittäisiä laitteitamme, kuten matkapuhelimia.

Kvanttilaskennan tulevaisuuden haasteita

Ensinnäkin kvanttilaskenta avaa näkymiä uraauurtavalle tutkimukselle lääketieteen, materiaalitieteen ja kryptografian kaltaisilla aloilla, toimien innovaatioiden katalysaattorina ja työntämällä laskennallisesti mahdolliseksi katsomamme rajoja. Toisaalta tämän tekniikan häiriöpotentiaali herättää kriittisiä kysymyksiä tietoturvasta, eettisestä toteutuksesta ja digitaalisen kuilun luomisesta.

“Kun kvanttiominaisuudet lisääntyvät, kohtaamme pakottavan tarpeen investoida virheenkorjausmekanismeihin ja keskittyä kubittien laatuun pelkän numeerisen paremmuuden sijaan.”

Näiden monimutkaisuuksien huomiotta jättäminen voi johtaa epävarmaan tulevaisuuteen, jossa kvanttilaskennan tehoa joko ei hyödynnetä tai käytetään väärin. Siksi tuleva matka vaatii laskelmoitua, eettistä ja monialaista lähestymistapaa, joka yhdistää teknologisen kyvyn sääntelyn ennakointiin.

“Kvanttilaskenta voi rikkoa nykyiset salausmallit ja vaatia kyberturvallisuusprotokollien täydellistä uudistamista.”

Lisäksi tekniikka on vielä lapsenkengissään, ja se kamppailee kubitin vakauden ja virheiden korjaamisen kaltaisten ongelmien kanssa samalla kun se on korkea este markkinoille pääsylle kustannusten suhteen. Vuoteen 2024 mennessä yritysjohtajien on tasapainotettava muutospotentiaali ja kvanttilaskennan eksistentiaaliset riskit sekä sen toiminnalliset haasteet.

Kun siirrymme klassisen laskennan aikakaudesta kvanttitulevaisuuteen, yritysjohtajien ja poliittisten päättäjien on edettävä tasapainoisella ja tietoon perustuvalla strategialla, jossa punnitaan valtavat hyödyt kvanttilaskennan väistämättä tuomiin eksistentiaalisiin haasteisiin.

Vuoden 2024 kvanttihyppy: fyysisistä kubiteista globaaliin yhteistyöhön

Yuval Boger, QuEra Computingin markkinajohtaja, ennustaa, että vuonna 2024 kvanttilaskenta -alalla tapahtuu suuria muutoksia.

“Yksi merkittävimmistä on siirtyminen fyysisten kubittien aikakaudesta virhekorjattujen loogisten kubittien aikakauteen, mikä merkitsee harppausta kohti vakaampia ja luotettavampia kvanttilaskentoja.”

Boger uskoo myös, että tämä tapahtuu samaan aikaan kvanttiprosessorien lisääntyneen integroinnin korkean suorituskyvyn laskentakeskuksiin (HPC) kanssa luoden hybridilaskentaympäristön, joka hyödyntää sekä klassisten että kvanttikoneiden ainutlaatuisia ominaisuuksia.

“Samaan aikaan näemme Euroopan valtioiden avaavan kansalliset kvanttiohjelmansa yhdysvaltalaisille myyjille. Tätä yhteistyöhön perustuvaa asennetta ohjaa oivallus, että kvanttikehityksen kärjessä pysyminen vaatii usein globaalimman lähestymistavan.”

Tästä on esimerkkinä ajatus, että “paras ranskalainen kvanttitekniikka” ei välttämättä ole synonyymi “Ranskan parhaalle kvanttiteknologialle”. Samaa logiikkaa voitaisiin helposti soveltaa muihin maihin, kuten Saksaan, Iso-Britanniaan, Suomeen jne. Pelkästään näistä syistä vuoden 2024 pitäisi olla erittäin jännittävä kvanttilaskennan tulevaisuuden kannalta.

Yhteenveto

Kun lähestymme vuotta 2024, kvanttilaskenta voi nopeasti muuttaa pelin kulkua, mikä voi vaikuttaa meihin kaikkiin. Kuvittele nopeampaa lääkekehitystä tai hakkeroinnin estäviä salasanoja; se on hyvä puoli. Mutta on myös kääntöpuoli: nykyinen verkkosuojaus voidaan helposti murtaa, ja kvanttilaskennan teknologia on edelleen karkeaa reuna-alueilla, usein kallista ja vaikea käyttää.

Kun siirrymme tietotekniikan vanhasta maailmasta tähän jännittävään mutta arvaamattomaan kvanttiaikakauteen, yritys- ja hallintojohtajien on oltava sekä varovaisia että älykkäitä. Heidän on omaksuttava jättiläishyppyjä eteenpäin ja valmistauduttava mahdollisiin sudenkuoppiin. Yksinkertaisesti sanottuna kvanttilaskenta tarjoaa poikkeuksellisten mahdollisuuksien maailman, mutta se on työkalu, jota meidän on opittava käyttämään viisaasti.

Usein kysytyt kysymykset

Mitkä ovat kvanttilaskennan perusteet, jotka on ymmärrettävä?

Ovatko kvanttitietokoneet vain supernopeita tietokoneita?

Mitkä ovat kvanttilaskennan kolme oleellista asiaa?

Onko kvanttilaskenta tietojenkäsittelyn tulevaisuutta?

Samankaltaiset termit

Aiheeseen liittyvät artikkelit

Neil C. Hughes
Senior Technology Writer
Neil C. Hughes
Teknologia-kirjoittaja

Neil on freelance-tekniikkatoimittaja, jolla on yli kahden vuosikymmenen kokemus IT-alalta. Neil on yksi LinkedInin teknologia-alan Top Voices -listan kärjistä ja CIO Magazine ja ZDNet ovat tunnustaneet hänen vaikutusvaltaiset näkemyksensä. Hän on kirjoittanut julkaisuihin, kuten INC, TNW, TechHQ ja Cybernews, ja isännöi myös suosittua Tech Talks Daily -podcastia.