Kvanttitietokoneet muuttavat kemian tutkimusta pian

Kuvittele vaatimaton konehylly, joka ratkaisee kemiallisia pulmia, joissa tämän päivän tehokkaimmat supertietokoneet kompastuvat. Tällainen tulevaisuus, Amazonin tekoäly- ja laitejohtajan mukaan, saattaa saapua nopeammin kuin moni odottaa.

Peter DeSantis, joka nyt johtaa Amazonin uutta organisaatiota, joka keskittyy tekoälymalleihin, siruihin ja kvanttilaskentaan, kertoi CNBC:lle odottavansa ensimmäisten kaupallisesti käyttökelpoisten kvanttitietokoneiden ilmestyvän viiden ja seitsemän vuoden kuluessa. Hän ei luvannut välittömiä ihmeitä. Sen sijaan hän hahmotteli kehityskaaren: pienet, käytännölliset kvanttijärjestelmät saapuvat ensin ja kasvavat sitten asteittain koossa ja kyvykkyydessä vuodesta toiseen, ratkaisten yhä vaativampia ongelmia.

Varhainen taistelukenttä kvanttiedulle

Miksi tuo aikataulu on merkittävä? Koska kvanttikoneet eivät ole vain nopeampia versioita nykyisistä työkaluistamme. Qubitit käyttäytyvät eri tavalla kuin klassiset bitit. Ne voivat olla nolla, yksi tai molempien yhdistelmä samanaikaisesti, mikä mahdollistaa uudet algoritmit, jotka käsittelevät ongelmaryhmiä, joissa klassiset arkkitehtuurit usein epäonnistuvat. Yksinkertaisesti: odota erilaista, ei vain nopeampaa.

Amazon ei puhu yksin. Ala on täynnä toimijoita. Google, Microsoft ja IBM sekä joukko startup-yrityksiä kilpailevat kääntääkseen laboratoriolöydöt tuotteiksi. Viime vuonna Amazon esitteli Ocelot-nimisen kvanttisirun, joka on suunniteltu auttamaan virheenkorjauksessa, yhdessä teknologian vaikeimmista haasteista. Se on käytännöllinen askel kohti käyttökelpoisia koneita, ei pelkkä akateeminen konseptin todistus.

Ennusteet vaihtelevat. Jotkut yritykset ovat sanoneet, että hyödylliset sovellukset ovat vain muutaman vuoden päässä. Toiset ovat kehottaneet varovaisuuteen ja asettaneet realistiset kaupalliset virstanpylväät kauemmaksi tulevaisuuteen. Kiista riippuu siitä, kuinka nopeasti tutkijat saavat melun hallintaan, kasvattavat qubit-määriä ja rakentavat ohjelmistoja, jotka hyödyntävät kvanttikäyttäytymistä.

Mitkä alat hyötyvät ensin? Kemia ja materiaalitiede ovat listan kärjessä. Molekyylijärjestelmien simuloiminen korkealla tarkkuudella sopii luonnollisesti kvanttialustalle. Nämä simulaatiot voivat nopeuttaa lääkekehitystä, katalysaattoreiden suunnittelua ja uusien materiaalien etsintää tavoilla, joita klassiset simulaatiot eivät pysty saavuttamaan.

Odota, että varhaiset kvanttijärjestelmät ovat erikoistuneita työkaluja kapeisiin mutta arvoltaan merkittäviin ongelmiin, ja niiden käyttöala laajenee virheenkorjauksen ja koon parantuessa.

Tuo ilmaisu toistaa DeSantisin vertauksen Moore’n lain kaltaisesta kehityksestä, jossa kyvykkyys kasautuu ajan myötä. Jos tuo malli pitää paikkansa, ala voisi siirtyä pienistä, toimialakohtaisista kvanttilaitteista monipuolisempiin järjestelmiin, jotka ratkaisevat laajempia ongelmaryhmiä.

Todellinen kilpailu koskee nykyään vähemmän pelkkää qubit-määrää ja enemmän virheprosentteja, ohjausjärjestelmiä sekä ohjelmistopinoja, jotka muuntavat käytännön ongelmat kvantille sopiviin muotoihin. Amazonin ponnistelu yhdessä kilpailijoiden kanssa tekee seuraavasta viidestä vuodesta yhden merkittävimmistä ajanjaksoista tietojenkäsittelyn historiassa.