اولین موارد استفاده از کامپیوترهای کوانتومی

انتظار می رود محاسبات کوانتومی در بخش وسیعی از صنایع انقلابی ایجاد کند. اما با نزدیک‌تر شدن فناوری به تجاری‌سازی، اولین موارد استفاده چه خواهد بود؟ به نظر می‌رسد که توانایی بهره‌مندی از انقلاب محاسبات کوانتومی بسیار نابرابر خواهد بود، این موضوع تحلیلگران مک‌کینزی را بر آن داشت تا در گزارشی جدید بررسی کنند که برندگان اولیه چه کسانی می‌توانند باشند . آنها صنایع دارویی، شیمیایی، خودروسازی و مالی را به عنوان مواردی که امیدوارکننده ترین موارد استفاده کوتاه مدت هستند شناسایی کردند.

محاسبات کوانتومی هنوز تا ایجاد یک انقلاب در صنعت فاصله دارد. اگرچه این صنعت در سال 2021 پیشرفت‌های چشمگیری داشت، از جمله رونمایی IBM از اولین پردازنده‌ای که از مرز 100 کیوبیت عبور کرد. اما این فناوری هنوز آزمایشی است و هنوز سودمندی خود را برای حل مشکلات دنیای واقعی نشان نداده است. اگرچه ممکن است آن نقطه عطف چندان دور نباشد. اکثر شرکت‌های محاسباتی کوانتومی قصد دارند تا سال 2030 دستگاه‌های مقاوم به خطا تولید کنند که بسیاری آن را نقطه عطفی می‌دانند که عصر محاسبات کوانتومی عملی را آغاز خواهد کرد. البته کامپیوترهای کوانتومی ماشین‌‌های همه منظوره نخواهند بود. آنها قادر خواهند بود برخی از محاسبات را حل کنند که برای رایانه‌های فعلی کاملاً غیرقابل حل هستند و پردازش را برای سایرین به طرز چشمگیری افزایش می‌دهند. اما بسیاری از چیزهایی که کامپیوترهای کوانتومی در آن برتری دارند، مشکلات خاصی هستند و آنها جایگزین رایانه های معمولی برای اکثریت قریب به اتفاق وظایف نمی‌شوند. نویسندگان به این نکته توجه دارند که پیش‌بینی در مورد محاسبات کوانتومی دشوار است، زیرا بسیاری از سؤالات اساسی بی‌پاسخ مانده‌اند. به عنوان مثال، اهمیت نسبی کمیت و کیفیت کیوبیت‌ها چیست یا اینکه خطای بالای حالتهای کوانتومی تا چه حد کار ما را مشکل خواهدکرد؟ این نیز مهم است که توجه داشته باشید که در حال حاضر کمتر از 100 الگوریتم کوانتومی وجود دارد که می‌تواند سرعت بالای کوانتومی را به رخ بکشد. (سرعتی که البته به طور قابل توجهی نسبت به حالت کلاسیک بالاتر است.) این بدان معناست که اولین و مهمترین سوال برای رهبران کسب و کار این است که آیا راه حل کوانتومی برای مشکل آنها وجود دارد یا خیر. اما مزایای کامپیوتر کوانتومی برای برخی از صنایع واضح‌تر از سایرین به نظر می‌رسد. برای سازندگان دارو، این فناوری نوید ساده‌سازی فرآیند تحقیق و توسعه طولانی و فوق‌العاده پرهزینه صنعت را می‌دهد. تولید دارو به طور متوسط 10 سال زمان و 2 میلیارد دلار سرمایه‌گذاری نیاز دارد. شبیه‌سازی‌های کوانتومی می‌توانند چگونگی تاشدگی پروتئین‌ها و خواص مولکول‌های کوچکی را که می‌توانند به تولید درمان‌های جدید کمک کنند پیش‌بینی کنند. همچنین پس از یافتن نامزدهای امیدوارکننده برای این کار، رایانه‌های کوانتومی می‌توانند به بهینه‌سازی ویژگی‌های حیاتی آن‌ها مانند جذب و حلالیت کمک کنند. فراتر از تحقیق و توسعه، رایانه‌های کوانتومی همچنین می‌توانند به شرکت‌ها در بهینه‌سازی کارآزمایی‌های بالینی مورد استفاده برای تأیید داروهای جدید کمک کنند، برای مثال با کمک به شناسایی و گروه‌بندی شرکت‌کنندگان یا انتخاب مکان‌های آزمایشی می‌توانند نقش ایفا کنند. بر اساس این گزارش، شبیه سازی کوانتومی همچنین می تواند ابزار قدرتمندی در صنایع شیمیایی باشد. شیمیدانان امروزی از ابزارهای طراحی به کمک رایانه استفاده می کنند که بر تقریب رفتار و خواص مولکولی تکیه دارند، اما فعال کردن شبیه سازی کوانتومی کامل مولکول‌ها به طور چشمگیری قابلیت‌های آنها را افزایش می‌دهد. رایانه‌های کوانتومی همچنین می‌توانند به بهینه‌سازی فرمول‌های مورد استفاده در انواع محصولات - از شوینده‌ها گرفته تا رنگ‌ها - با مدل‌سازی فرآیندهای پیچیده سطح مولکولی که بر عملکرد آنها حاکم است کمک کنند. برای هر دو صنعت داروسازی و شیمیایی، این فقط طراحی محصولات جدید نیست که می تواند تأثیر بگذارد. رایانه‌های کوانتومی همچنین می‌توانند با کمک به محققان در درک بهتر مکانیسم‌های واکنش مورد استفاده برای ایجاد داروها و مواد شیمیایی، طراحی کاتالیزورهای جدید یا تنظیم دقیق شرایط برای بهینه‌سازی بازده، به بهبود فرآیندهای تولید خود کمک کنند. در صنعت خودرو، این فناوری می‌تواند به طور قابل توجهی قابلیت‌های نمونه سازی و آزمایش را افزایش دهد. شبیه سازی بهتر همه چیز، از خواص آیرودینامیکی گرفته تا رفتار ترمودینامیکی، هزینه نمونه سازی را کاهش می‌دهد و منجر به طراحی‌های بهتر می شود. حتی می تواند آزمایش مجازی را ممکن کند و تعداد وسایل مورد نیاز آزمایش را کاهش دهد. همان‌طور که خودروسازان به دنبال راه‌های سبزتر برای سوخت خودروهای خود هستند، شبیه‌سازی‌های کوانتومی می‌توانند به یافتن مواد جدید و طرح‌های بهتر برای سلول‌های سوختی هیدروژنی و باتری‌ها کمک کنند. اما بیشترین تأثیر می‌تواند بر روی تدارکات روزانه درگیر در اداره یک شرکت بزرگ خودروسازی باشد. اختلالات زنجیره تامین، حدود 15 میلیارد دلار در سال به این صنعت خسارت وارد می کند، اما کامپیوترهای کوانتومی می توانند شبکه های گسترده جهانی را که شرکت ها برای کاهش چشمگیر این دردسرها به آن متکی هستند، شبیه سازی و بهینه کنند. آنها همچنین می‌توانند به تنظیم دقیق برنامه‌های خط مونتاژ برای کاهش ناکارآمدی و حتی بهینه‌سازی حرکات تیم‌های چند روباتی برای در کنار هم قرار دادن خودروها کمک کنند. به گفته نویسندگان این گزارش ، تأثیر محاسبات کوانتومی بر صنعت مالی مدت بیشتری طول می‌کشد تا احساس شود، اما با توجه به مبالغ هنگفتی که در خطر است، ارزش آن را دارد که جدی گرفته شود. این فناوری می‌تواند در مدل سازی رفتار پرتفوی های بزرگ و پیچیده برای دستیابی به استراتژی‌های سرمایه‌گذاری بهتر بسیار ارزشمند باشد. رویکردهای مشابه همچنین می‌تواند به بهینه‌سازی پرتفوی وام‌ها برای کاهش ریسک کمک کند که می‌تواند به وام‌دهندگان اجازه دهد نرخ بهره پایین‌تر یا آزاد کردن سرمایه را فراهم کنند. اینکه چقدر از این اتفاق می افتد، به شدت به مسیر آینده فناوری کوانتومی بستگی دارد. علیرغم پیشرفت های قابل توجه، هنوز ناشناخته‌های زیادی وجود دارد و زمینه‌های زیادی برای لغزش جدول زمانی وجود دارد. با این وجود، پتانسیل این فناوری جدید در حال تمرکز است و به نظر می‌رسد که رهبران کسب‌وکار در صنایعی که بیشتر در معرض اختلال هستند، شروع به برنامه‌ریزی کنند.

لینک خبر: https://singularityhub.com/2022/01/10/these-will-be-the-earliest-use-cases-for-quantum-computers/