Computação quântica para empresas

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O que é computação quântica?

Computadores clássicos têm certas limitações. A Lei de Moore, dizendo grosseiramente que o poder da computação dobra a cada dois anos, está lentamente chegando ao fim, devido a barreiras tecnológicas fundamentais relacionadas a miniaturização adicional. Por outro lado, os computadores estão operando linearmente, processando tarefa após tarefa, e a possível paralelização dos cálculos é limitada pela lei de Amdahl. Juntar esses dois fatores significa que abordar problemas realmente difíceis da vida real ou simplesmente realmente big data precisará de uma mudança de paradigma de computação.

Computadores quânticos são uma das possíveis soluções. Eles estão operando em qubits, bits quânticos, que são afetados por efeitos quânticos, como entrelaçamento ou superposição. Isso significa que eles podem operar todos juntos ao mesmo tempo, omitindo a lei da Amdahl. Além disso, seu poder cresce exponencialmente com o número de qubits, ao contrário da natureza linear dos computadores clássicos. No geral, isso causa uma atenção merecida da indústria e da academia. Você pode ter visto artigos descrevendo um futuro quântico em termos de quebra de qualquer código ou senha de segurança, pois o poder computacional dos computadores quânticos ultrapassará inevitavelmente de longe os dos computadores clássicos.

Quão poderosos são os computadores quânticos?

Ainda não chegamos lá. Apesar de todo o hype recente, ainda estamos diante da vantagem quântica, que é uma demonstração prática de que um computador quântico pode resolver um problema do mundo real muito melhor do que um computador clássico. Isso significa que você não deve esperar que sua empresa seja totalmente otimizada graças aos computadores quânticos. Não agora, pelo menos. A computação quântica é uma farsa então? Definitivamente não! É apenas no início do processo e, como sempre, há um preço que você deve pagar, um risco potencial de investimento ruim, mas também uma recompensa quando a tecnologia for estabelecida.

No nível teórico, diferentes grupos de pesquisadores provaram que certos algoritmos quânticos fornecerão uma aceleração exponencial em relação aos clássicos. No entanto, todos eles assumiram ter computadores quânticos com qubits bem comportados suficientes, o que não é o nível atual de hardware. Atualmente, estamos na era dos dispositivos Quânticos de Escala Intermediária Noisy, ou NISQ.

Empresas como Google, IBM, Microsoft, D-Wave, Rigetti, IonQ estão tentando construir seus próprios dispositivos NISQ. Houve muito progresso nos últimos anos, o que levou à criação de hardware com dezenas de qubits e à solução de problemas do mundo real, como otimizar rotas de táxi em uma cidade ou simular moléculas. Essas soluções são imperfeitas e menos ideais do que as obtidas em supercomputadores, mas mostram uma boa tendência – os computadores quânticos estão realmente chegando ao nível comercial e isso acontecerá mais cedo ou mais tarde.

Encontrar soluções subótimas é uma das razões pelas quais todos os provedores de serviços no espaço quântico oferecem, neste estágio, soluções híbridas que misturam o aprendizado de máquina clássico com a computação quântica, por exemplo. 1QBit, Zapata ou QxBranch. Algumas empresas oferecem apenas serviços que funcionam em simuladores (computação quântica simulada em computadores clássicos, como Atos, Xanadu ou Microsoft no momento) ou em hardware de inspiração quântica (Fujitsu Digital Annealer).

A abordagem híbrida leva a resultados interessantes em problemas que aumentam rapidamente, como na logística, ou nos quais você só tem dados esparsos, como na previsão de quando uma turbina quebra. Esses tipos de problemas são impossíveis de resolver bem em computadores clássicos e, portanto, servem como um bom ponto de entrada para computadores quânticos, que oferecem uma abordagem diferente aos cálculos e soluções alternativas interessantes.

Ainda precisamos de alguns anos para alcançar vantagem quântica em diferentes setores, mas agora é o melhor momento para começar a experimentar o quantum. Computadores quânticos são completamente diferentes dos computadores clássicos e, portanto, se acostumar com eles é um processo. Iniciá-lo agora permitirá que sua empresa esteja pronta para o momento em que a computação quântica será muito mais poderosa que a computação clássica.


Aplicativos de negócios da Quantum Computers

Minha principal razão para escrever este texto foi resumir as possíveis aplicações da computação quântica no mundo dos negócios hoje. O que você encontra abaixo é uma lista de indústrias, onde os computadores quânticos já são usados ​​com a tecnologia que temos atualmente. Dei exemplos de empresas que já experimentavam, sempre que havia informações públicas sobre o assunto com um link disponível. Eu apenas apresentei as maiores empresas, mas já existem empresas de médio porte que experimentam o quantum em seu benefício.

– Finanças: o setor bancário apresenta uma infinidade de problemas, como otimização de portfólio, precificação de ativos, análise de riscos, detecção de fraudes, previsões de mercado, que estão ao alcance de computadores quânticos. Os primeiros bancos já começaram a experimentar, por ex. Barclays e JP Morgan Chase com IBM ou NatWest com Fujitsu.

– Seguros: as aplicações potenciais da computação quântica começam com a avaliação de instrumentos financeiros (títulos, derivativos); avaliação de opções e garantias em produtos de seguros; quantificar o risco operacional. A Allianz começou a experimentar parceria com o 1QBit.

– Setor de energia: otimizar a estrutura atual da rede e prever o uso são dois grandes problemas conectados, ambos adequados para testes em computadores quânticos. A ExxonMobil começou a experimentar a IBM como um parceiro quântico.

– Transporte: o melhor exemplo para o uso de computadores quânticos é a otimização de tráfego, como foi feito pela Volkswagen em conjunto com o D-Wave. O problema do vendedor ambulante com todas as suas variantes constitui uma boa classe de problemas para testar em dispositivos NISQ.

– Logística: os problemas da cadeia de suprimentos relacionados às operações geralmente são complexos e impossíveis de serem otimizados pelos computadores clássicos e produzem um bom potencial para a quantum entrar no mercado. O Alibaba começou a experimentar em seu próprio hardware.

– Automotivo e aeroespacial: dirigir ou voar de forma autônoma ou gerenciar uma grande frota de veículos apresenta problemas de otimização, que escalam rapidamente com o número de veículos. É por isso que jogadores da indústria automotiva como Volkswagen, Daimler ou Ford estão todos entrando em campo. A indústria aeroespacial também é muito ativa, com a NASA, a Airbus e a Lockheed Martin fazendo experiências por conta própria e com parceiros, de gigantes da tecnologia a start-ups.

– Produtos químicos e farmacêuticos: a descoberta de medicamentos é um processo muito caro e a simulação de moléculas é computacionalmente exigente. Os computadores quânticos são um ajuste natural para P&D farmacêutico, pois são mais adequados para realizar simulações de objetos quânticos, sendo eles mesmos de natureza quântica. A Biogen colaborou com a Accenture em aplicativos de descoberta de drogas da computação quântica. Outro exemplo é a Roche e a Dow Chemical.

– Materiais: as indústrias que contam com melhores baterias, chips ou arquiteturas de rede podem explorar a computação quântica para simular novas possibilidades ou otimizar estruturas existentes. As experiências nessa vertical de negócios foram iniciadas pela Bosch e pela Honeywell.

Blockchain e segurança cibernética: blockchain tem tudo a ver com transações e contratos seguros. É fundamentalmente baseado em métodos criptográficos e, portanto, propenso a ataques cibernéticos que envolvem tecnologias mais recentes. É por isso que explorar a criptografia pós-quantum ou blockchain quântico é uma boa preparação para o futuro. Até agora, apenas a Accenture mencionou blockchain junto com quantum. No entanto, existe toda uma tendência entre as empresas de cibersegurança de olhar para a criptografia pós-quântica, ou seja, algoritmos seguros para operar em um mundo com computadores quânticos poderosos, cf. Microsoft ou Google.

Esta é apenas uma ponta do iceberg. Descrevi apenas as maiores empresas e seus empreendimentos e não mencionei comunidades vibrantes de startups ou empresas de médio porte que já trabalham no campo. Definitivamente a computação quântica é a próxima grande novidade!


Como começar com a computação quântica?

Se você decidiu experimentar a computação quântica em sua organização, a melhor coisa a fazer é encontrar um parceiro que possa apresentá-lo a esse campo. Atualmente, existem dezenas de empresas iniciantes e empresas que prestam serviços de computação quântica, em nichos de negócios ou em geral. Se você estiver procurando por ajuda, basta me escrever uma mensagem através das mídias sociais.

Se você quiser ler mais sobre o espaço quântico, aqui estão alguns excelentes artigos de visão geral:

– extenso relatório do BCG sobre ecossistema de negócios de computação quântica,
– Guia com fio da computação quântica com explicação de como ela funciona,
– Visão geral da revisão de tecnologia do MIT com perspectiva mais técnica.

Boa sorte com sua jornada quântica!