Η ανάπτυξη και η εξέλιξη των κβαντικών υπολογιστών αποτελούν ένα από τα βασικότερα σημεία ενδιαφέροντος του επιστημονικού κλάδου. Πρόκειται για μία εξέλιξη που αναμένεται να διευκολύνει και να βελτιστοποιήσει διάφορους τομείς της επιστήμης αλλά και της καθημερινότητας των ανθρώπων.
Οι αξιοσημείωτες ιδιότητες ενός κβαντικού υπολογιστή υπολογίζονται στη συμπεριφορά των qubits – το κβαντικό ισοδύναμο των κλασικών bits που κωδικοποιούν πληροφορίες για τους σημερινούς υπολογιστές σε σειρές 0s και 1s. Όμως, σε αντίθεση με τα bits, τα οποία μπορούν να αναπαρασταθούν είτε από 0 είτε 1, τα qubits μπορούν να πάρουν μια κατάσταση που είναι κβαντική-ειδική, στην οποία υπάρχουν ως 0 και 1 παράλληλα ή υπέρθεση. Αυτός είναι, ουσιαστικά, ο λόγος για τον οποίο η κβαντική πληροφορική βρίσκεται ακόμη σε πρώιμο στάδιο. Οι περισσότεροι κβαντικοί υπολογιστές λειτουργούν επί του παρόντος με λιγότερα από 100 qubits, ενώ τεχνολογικοί γίγαντες όπως η IBM και η Google αγωνίζονται να αυξήσουν αυτόν τον αριθμό προκειμένου να δημιουργήσουν έναν σημαντικό κβαντικό υπολογιστή το συντομότερο δυνατόν.
Πρόσφατα, η IBM παρουσίασε έναν χάρτη πορείας για ένα σύστημα εκατομμυρίων qubits αναφέροντας πως αναμένει ότι ένας ανθεκτικός σε σφάλματα κβαντικός υπολογιστής θα είναι ένας επιτεύξιμος στόχος μέσα στην επόμενη δεκαετία.
Αν και η κβαντική πληροφορική βρίσκεται ακόμα σε πρώιμο στάδιο, υπάρχει μεγάλο ενδιαφέρον από επιχειρήσεις που είναι πρόθυμες να πειραματιστούν με αυτό τον κλάδο που θα μπορούσε να αποφέρει σημαντικές εξελίξεις.
Oι τεχνολογικές εταιρείες αγωνίζονται για να κάνουν την αρχή σε αυτό τον κλάδο. Το Q Network της IBM άρχισε να λειτουργεί το 2016 για να παρέχει στους προγραμματιστές και τους επαγγελματίες του κλάδου πρόσβαση στους κβαντικούς επεξεργαστές της εταιρείας. Επιπλέον, η αμερικανική πολυεθνική “Honeywell” έκανε πρόσφατα τα πρώτα της βήματα στον κλάδο της κβαντικής πληροφορικής, καθιστώντας τον κβαντικό υπολογιστή παγιδευμένων ιόντων της εταιρείας διαθέσιμο σε πελάτες μέσω του cloud. Επίσης, η Rigetti Computing, η οποία λειτουργεί από το 2017, παρέχει πρόσβαση μέσω cloud σε έναν κβαντικό υπολογιστή 31 qubits.
Μια άλλη προσέγγιση, που ονομάζεται κβαντική ανόπτηση, είναι ιδιαίτερα κατάλληλη για εργασίες βελτιστοποίησης. Η D-Wave έχει αποδειχθεί μια δημοφιλής επιλογή σε αυτόν τον τομέα και έχει προσφέρει μία κβαντική ανόπτηση πάνω από το cloud από το 2010, το οποίο έχει πλέον αναβαθμιστεί σε επεξεργαστή 5.000 qubits.
Ωστόσο, η κβαντική ανόπτηση ταιριάζει μόνο σε συγκεκριμένα προβλήματα βελτιστοποίησης, και οι ειδικοί υποστηρίζουν ότι η τεχνολογία θα είναι σχετικά περιορισμένη όταν οι gate-model κβαντικοί υπολογιστές φτάσουν σε ώριμο στάδιο. Ακόμη, η εκθετική υπολογιστική ισχύς των κβαντικών τεχνολογιών θα είναι ένα παιχνίδι αλλαγής σε πολλούς τομείς. Τα qubits, με την άνευ προηγουμένου ικανότητά τους να επιλύουν προβλήματα βελτιστοποίησης, θα ωφελήσουν κάθε οργανισμό με αλυσίδα εφοδιασμού, ενώ θα αναταράξουν τη χρηματοοικονομική βιομηχανία μεγιστοποιώντας τα κέρδη από portfolios. Η κβαντική τεχνητή νοημοσύνη είναι επίσης μία πολλά υποσχόμενη επιστήμη, με μοντέλα που αναμένεται να επωφεληθούν από την καλύτερη εκπαίδευση σε μεγαλύτερα σύνολα δεδομένων.
Για παράδειγμα, με την προσομοίωση μοριακών αλληλεπιδράσεων που είναι πολύ περίπλοκες για τους κλασικούς υπολογιστές, το qubit θα επιτρέψει στις εταιρείες βιοτεχνολογίας να παρακολουθούν γρήγορα την ανακάλυψη νέων φαρμάκων και υλικών. Ενδεικτικά, η Microsoft έχει ήδη δείξει πώς οι κβαντικοί υπολογιστές μπορούν να βοηθήσουν στην κατασκευή λιπασμάτων με καλύτερες αποδόσεις. Αυτό θα μπορούσε να έχει τεράστιες επιπτώσεις στον πρωτογενή τομέα.
Οι κλάδοι της χημείας, του πετρελαίου – φυσικού αερίου, των μεταφορών, των τραπεζών και της κυβερνοασφάλειας αναφέρονται συχνά ως οι τομείς τους οποίους η κβαντική τεχνολογία θα μπορούσε να μεταμορφώσει σε σημαντικό βαθμό.
Παρόλο που κανένας CIO δεν αναμένει ότι το η κβαντική πληροφορική θα αποφέρει καρπούς μέσα στα επόμενα πέντε έως δέκα χρόνια, οι πιο προνοητικές επιχειρήσεις ήδη προβλέπουν το κύμα της καινοτομίας που θα επιφέρει τελικά η τεχνολογία. Αυτό συνεπάγεται την κατάλληλη εκπαίδευση, ανάπτυξη δεξιοτήτων, έργα και οικοδόμηση μιας κατανόησης για το πώς η κβαντική πληροφορική μπορεί να βοηθήσει στην επίλυση πραγματικών επιχειρηματικών προβλημάτων.
Ένας κλάδος που έδειξε έντονο ενδιαφέρον για την κβαντική τεχνολογία είναι ο χρηματοπιστωτικός τομέας. Από τις συνεργασίες της JP Morgan Chase με την IBM και τη Honeywell, έως τη χρήση των υπηρεσιών Zapata από την BBVA, οι τράπεζες διερευνούν ενεργά τις δυνατότητες των qubits. Οι κβαντικοί υπολογιστές, λαμβάνοντας υπόψη τους εκθετικά υψηλούς αριθμούς παραγόντων και μεταβλητών, θα μπορούσαν να δημιουργήσουν πολύ καλύτερες προβλέψεις για ενδεχόμενους χρηματοοικονομικούς κινδύνους και αβεβαιότητα, αλλά και να ενισχύσουν την αποτελεσματικότητα βασικών λειτουργιών όπως η βελτιστοποίηση του επενδυτικού portfolio ή η τιμολόγηση των επιλογών.
Ομοίως με άλλα πεδία, το μεγαλύτερο μέρος της έρευνας είναι αφιερωμένο στην διερεύνηση αποδεικτικών εννοιών για τον χρηματοπιστωτικό κλάδο. Στην πραγματικότητα, κατά την επίλυση μικρότερων προβλημάτων, οι επιστήμονες εξακολουθούν να χρησιμοποιούν κβαντικούς αλγόριθμους μαζί με τους κλασικούς υπολογιστές για να επικυρώσουν τα αποτελέσματα.
Οι εταιρείες που επί του παρόντος εργάζονται πάνω σε κβαντικές λύσεις εστιάζουν στην αποκαλούμενη «διαδρομή προς δημιουργία αξίας». Με άλλα λόγια, χρησιμοποιούν κβαντικές δυνατότητες ως έχουν για να αντιμετωπίσουν προβλήματα μικρής κλίμακας, οικοδομώντας εμπιστοσύνη στην τεχνολογία καθώς το κάνουν, ενώ περιμένουν τις δυνατότητες να αναπτυχθούν και να επιτρέψουν την επίλυση μεγαλύτερων προβλημάτων. Σε πολλούς τομείς, το μεγαλύτερο μέρος της έρευνας είναι αφιερωμένο στην εξερεύνηση αποδεικτικών εννοιών για την κβαντική πληροφορική στη βιομηχανία.