Οι τράπεζες ανοίγουν το κουτί των κβαντικών υπολογιστών

«Οι κβαντικοί υπολογιστές θα μπορούν να εκτελούν πολύπλοκους υπολογισμούς γρήγορα», δήλωσε ο Pierre Dulon, αναπληρωτής διευθύνων σύμβουλος για την πληροφορική και τις λειτουργίες της Credit Agricole στο Παρίσι, παρουσιάζοντας στο Φεστιβάλ Fintech της Σιγκαπούρης αυτή την εβδομάδα. «Η εμπορική και επενδυτική μας τράπεζα πρέπει να κάνει έντονους υπολογισμούς καθημερινά».

Όταν οι άνθρωποι σκέφτονται την κβαντική φυσική –αν τη σκέφτονται καθόλου– μάλλον δεν σκέφτονται τις τράπεζες. Μπορεί να σκεφτούν μια γάτα μέσα σε ένα κουτί.

Αυτό ήταν το διάσημο πείραμα σκέψης του Erwin Schrödinger, ο οποίος συνέλαβε μια γάτα μέσα σε ένα κουτί που μπορεί να είναι ζωντανή ή νεκρή, και τι γνωρίζουμε για την κατάσταση της γάτας χωρίς να ανοίξει το καπάκι. Η ιδέα ήταν να καταδειχθεί ότι η θεμελιώδης πραγματικότητα της φύσης δεν μπορεί να μετρηθεί με δυαδικό τρόπο, αλλά μια σειρά από πιθανότητες που βασίζονται στις σχέσεις μεταξύ αντικειμένων και παρατηρητών.

Η κβαντομηχανική ασχολείται με τις αλληλεπιδράσεις των ατόμων και των συστατικών τους και η παράξενη φύση της έχει απαιτήσει ιστορίες όπως οι γάτες σε ένα κουτί. Όμως η επιστήμη εξηγεί πολύ καλά τα φυσικά φαινόμενα. Τόσο καλά, στην πραγματικότητα, που ορισμένοι επιστήμονες περιγράφουν τώρα το σύμπαν ως γιγάντιο υπολογιστή.

«Αν η φύση είναι ένας μεγάλος παγκόσμιος υπολογιστής», είπε ο Bob Sutor, επικεφαλής κβαντικός εκθέτης στην IBM στις ΗΠΑ, «τότε τα ηλεκτρόνια είναι τα δεδομένα και οι εφαρμογές είμαστε εμείς – η χημεία μας, κάθε φυσική αντίδραση που έχουμε. Η ίδια η φύση είναι ο μεγαλύτερος υπολογιστής που μπορεί να τα λύσει. Μπορούμε να μιμηθούμε πώς λειτουργεί η φύση ως τρόπος υπολογισμού;»

Οι μαθηματικοί και οι μηχανικοί εργάζονται εδώ και χρόνια για να κάνουν ακριβώς αυτό: να αναπτύξουν το υλικό για τους κβαντικούς υπολογιστές και τους αλγόριθμους που μπορούν να υλοποιήσουν.

Σήμερα έχουμε πρωτότυπους κβαντικούς υπολογιστές σε λειτουργία, αν και δεν μπορούν να κάνουν τίποτα χρήσιμο. Οχι ακόμα. Αλλά αυτό το βοηθητικό πρόγραμμα είναι προ των πυλών, γι' αυτό τράπεζες όπως η Credit Agricole είναι τόσο πρόθυμες να τις χρησιμοποιήσουν.

«Το μέγεθος της αλλαγής θα είναι μεγάλο», δήλωσε η Valerie Sauvage, διευθύνουσα σύμβουλος και επικεφαλής του τμήματος πληροφορικής για την Ασία-Ειρηνικό στη Σιγκαπούρη. Επιβλέπει μια νέα ομάδα που αναπτύσσει περιπτώσεις χρήσης για κβαντικούς υπολογιστές στη διαχείριση κινδύνου και στις κεφαλαιαγορές.

Περισσότεροι μαθηματικοί!

Οι τράπεζες εξετάζουν την τεχνολογία για τη βελτιστοποίηση των χαρτοφυλακίων, την τιμολόγηση σύνθετων προϊόντων, την προσομοίωση των συνθηκών της αγοράς και την αναβάθμιση της ασφάλειας στον κυβερνοχώρο.

---

---

Εκτός από το γεγονός ότι οι κβαντικοί υπολογιστές είναι ακόμα εμβρυακοί, το μεγαλύτερο εμπόδιο που αντιμετωπίζουν οι τράπεζες είναι η έλλειψη ταλέντων.

«Ο κβαντικός υπολογισμός χρειάζεται δεξιότητες διαφορετικές από τον παραδοσιακό προγραμματισμό», είπε ο Dulon. «Απαιτεί κάποια γνώση της κβαντικής φυσικής και ένα σταθερό υπόβαθρο στα μαθηματικά». Η Credit Agricole θέλει να συνεργαστεί με fintechs και πανεπιστήμια με τέτοιους ανθρώπους.

Υπολογισμός au naturale

Ο Ilyas Khan, Διευθύνων Σύμβουλος της Cambridge Quantum στο Ηνωμένο Βασίλειο, είπε (μάλλον αισιόδοξα), «Δεν υπάρχει λόγος να παραξενεύεσαι από τους κβαντικούς υπολογιστές».

Οι κβαντικοί υπολογιστές χρησιμοποιούν υποατομικά σωματίδια για να μεταφέρουν πληροφορίες, όπως ένας κλασικός υπολογιστής χρησιμοποιεί ένα τρανζίστορ για να χειριστεί τα ηλεκτρικά σήματα για να κάνει το ίδιο. Αλλά ένα τρανζίστορ και ο διάδοχός του, ο μικροεπεξεργαστής, είναι «κατασκευασμένα αντικείμενα», όπως το έθεσε ο Khan. Είναι ανθρώπινα μηχανήματα που προορίζονται να χειραγωγήσουν τη φύση, και έτσι έχουν όρια. Ο κβαντικός υπολογισμός βασίζεται σε φυσικά φαινόμενα. Είναι ο «πραγματικός McCoy». Επομένως, δεν αντιμετωπίζει περιορισμούς στο τι μπορεί να υπολογίσει, τουλάχιστον θεωρητικά.

Το κόλπο είναι να κάνετε τις μηχανές να λειτουργούν πραγματικά.

Το υλικό που διαθέτουμε σήμερα είναι ευαίσθητο και ανώμαλο. Σφάλματα συμβαίνουν στο πιο βασικό επίπεδο του υλικού: το qubit, δηλαδή το κβαντικό bit.

Στους κλασικούς υπολογιστές, ένα bit είναι η πιο βασική μονάδα πληροφοριών, είτε μηδέν είτε ένα, και ένα byte είναι χιλιάδες bit. DigFin το γράφει αυτό σε φορητό υπολογιστή Mac με αποθηκευτικό χώρο 500 gigabyte. Είναι πολλά μονά και μηδενικά που κουμπώνουν γύρω από τους μικροεπεξεργαστές του φορητού υπολογιστή. Όσο εκπληκτικό κι αν είναι το Mac, μπορεί να τρέξει μόνο σχετικά απλά προγράμματα. Αυτό συμβαίνει επειδή τα μικροτσίπ του είναι «κατασκευασμένα αντικείμενα» και επομένως περιορισμένα.

Ο κόσμος των κβαντικών υπολογιστών έχει μετατρέψει τα bit σε qubits ή κβαντικά bit. Αυτά επεξεργάζονται πολύ περισσότερες πληροφορίες από ένα bit: αντί για μηδέν και ένα, ένα qubit μετρά τη δυνατότητα ενός bit να είναι είτε ένα - με άλλα λόγια, είναι η γάτα μέσα στο κουτί νεκρή ή ζωντανή; Η αβεβαιότητα υπολογίζεται σε πιθανότητες και όχι σε δυαδική σχέση, δημιουργώντας ένα τεράστιο πεδίο πιθανοτήτων για έναν υπολογιστή να σπάσει.

Το επαναστατικό qubit

Το κόλπο είναι ότι, σύμφωνα με την κβαντομηχανική, δεν μπορείτε πραγματικά να παρατηρήσετε τη θέση των υποατομικών σωματιδίων χωρίς να αποδώσετε ανόητα αποτελέσματα. Με άλλα λόγια, η προσπάθεια παρακολούθησης της εξόδου από κβαντικούς υπολογιστές έχει την τάση να καταρρέει το σύστημα. Αλλά καθώς οι μηχανικοί κατασκευάζουν ολοένα μεγαλύτερες συστοιχίες qubits, μαθαίνουν πώς να αξιοποιούν τη δύναμή τους.

Ο John Martinis, καθηγητής φυσικής στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στη Σάντα Μπάρμπαρα, λέει ότι η κλιμάκωση της χρήσης των qubits είναι ένας τρόπος για τη συγκριτική αξιολόγηση της προόδου. Για παράδειγμα, η Google και άλλες εταιρείες λένε ότι θα χρειαστούν περίπου 1 εκατομμύριο qubits για να διατηρηθούν οι λειτουργίες παρά τα σφάλματα - με άλλα λόγια, για την εκτέλεση προγραμμάτων λογισμικού.

Αυτή τη στιγμή ο μεγαλύτερος κβαντικός υπολογιστής έχει μόνο 64 qubits. Αυτό κάνει να ακούγεται ότι η βιομηχανία απέχει πολύ από το να φτάσει το 1 εκατομμύριο qubits, αλλά η πρόοδος μπορεί να είναι εκθετική.

Έχοντας αυτό υπόψη, οι ειδικοί πιστεύουν ότι θα χρειαστεί ένας υπολογιστής 50 εκατομμυρίων qubit για να σπάσει τα περισσότερα πρωτόκολλα κρυπτογράφησης. Αυτό ακούγεται ακόμα πιο μακριά, αλλά η πραγματικότητα είναι ότι οι κυβερνήσεις και οι εταιρείες θα πρέπει είτε να αναπτύξουν αμέσως κβαντικές άμυνες στον κυβερνοχώρο ή να υποθέσουν ότι όλα τα μυστικά τους θα αποκαλυφθούν σε μόλις δέκα χρόνια.

«Αυτό αντιπροσωπεύει μια βιομηχανική επανάσταση που όλοι ζούμε», είπε ο Καν. «Αυτή η επανάσταση είναι πιο θεμελιώδης από οποιαδήποτε άλλη που έγινε στην ιστορία».

Μεγαλύτερο από το διαδίκτυο;

«Είναι τόσο μεγάλο όσο η υιοθέτηση των κλασικών υπολογιστών τη δεκαετία του 1980», δήλωσε ο Sauvage στην Credit Agricole.

«Αυτό είναι μεγαλύτερο», είπε ο Χαν.

Πιο νωρίς από όσο νομίζετε

Οι κβαντικοί υπολογιστές δεν έχουν προσελκύσει τη διαφημιστική εκστρατεία της τεχνητής νοημοσύνης. Ωστόσο, κυβερνήσεις όπως οι ΗΠΑ, η Κίνα, το Ηνωμένο Βασίλειο, η Σιγκαπούρη, η Γερμανία και άλλες επιδιώκουν τον κβαντικό υπολογισμό ως εθνικές προτεραιότητες.

Οι μεγαλύτερες εταιρείες τεχνολογίας στον κόσμο βρίσκονται επίσης στον αγώνα: η Google, για παράδειγμα, έχει δηλώσει ότι θα έχει έναν υπολογιστή με ανοχή σε σφάλματα έως το 2029. Οι Fintechs και τα πανεπιστήμια δοκιμάζουν μια ποικιλία από υλικό και φυσικά συστήματα. Προσθέστε το και υπάρχει τώρα ένα αναπτυσσόμενο και ποικιλόμορφο οικοσύστημα.

Αυτό σημαίνει ότι ο αντίκτυπος των κβαντικών υπολογιστών θα γίνει αισθητός πριν από το 2029. Ο Καν παρομοιάζει τη σημερινή κατάσταση με την εισαγωγή των πρώτων κινητών τηλεφώνων, τα οποία ήταν μεγάλα και αδέξια και χρησιμοποιήθηκαν μόνο από λίγους πλούσιους. Αλλά αυτοί οι πρώτοι που υιοθέτησαν οδήγησαν την καινοτομία. Ομοίως, το Διαδίκτυο υπήρχε ως σκοτεινοί τομείς μεταξύ των επιστημονικών και αμυντικών ερευνητικών εργαστηρίων προτού το συνέδεσε ο Παγκόσμιος Ιστός ώστε να μπορέσει να διατεθεί στο εμπόριο.

Ο Παγκόσμιος Ιστός ήταν ένα πρώιμο παράδειγμα ανάπτυξης ανοιχτού κώδικα, που έκανε το Διαδίκτυο προσβάσιμο σε οποιονδήποτε διαθέτει υπολογιστή και μόντεμ. Το ίδιο συμβαίνει ήδη με τους κβαντικούς υπολογιστές: η IBM λειτουργεί έναν κβαντικό υπολογιστή 25 qubit στο cloud, έτσι ώστε ο καθένας να μπορεί να χρησιμοποιήσει το υλικό στο διαδίκτυο.

Από τον κυβερνοχώρο στο AI

Οι ειδικοί συμφωνούν ότι ο κβαντικός υπολογισμός πρόκειται να αρχίσει να επηρεάζει την ασφάλεια στον κυβερνοχώρο. Μέσα σε πέντε χρόνια θα χρησιμοποιηθεί για την αντιμετώπιση μεγάλων ερωτημάτων στη χημεία. Η ικανότητά του να υπολογίζει σενάρια και βελτιστοποιήσεις θα αρχίσει να βελτιώνει τη διαχείριση κινδύνων στα οικονομικά και σε άλλους τομείς.

Το μεγαλύτερο αντίκτυπο, ωστόσο, θα είναι η υιοθέτηση του κβαντικού υπολογισμού στην τεχνητή νοημοσύνη.

«Δεν μπορείτε να παρακάμψετε την τεχνητή νοημοσύνη και τη μηχανική μάθηση εάν θέλετε κβαντικό», είπε ο Sutor της IBM. «Κατά βάθος, όλη η τεχνητή νοημοσύνη είναι μαθηματικά. είναι βαρείς υπολογισμοί. Το Quantum θα μας επιτρέψει να το κάνουμε γρηγορότερα για την τεχνητή νοημοσύνη, ώστε να μπορούμε να βρούμε καλύτερα μοτίβα και καλύτερες γνώσεις».

Για παράδειγμα, στον κόσμο των χρηματοοικονομικών υπηρεσιών, μια μεγάλη ανησυχία σχετικά με την τεχνητή νοημοσύνη είναι η «εξηγησιμότητα». Ένα νευρωνικό δίκτυο παρέχει αποτελέσματα που οι άνθρωποι δεν μπορούν να κατανοήσουν, ακόμα κι αν η έξοδος λειτουργεί.

Αυτό είναι ένα πρόβλημα για τον κλάδο, ωστόσο. Τα γραφεία συναλλαγών πρέπει να εξηγήσουν τις στρατηγικές τους, οι επενδυτές πρέπει να εξηγήσουν τα χαρτοφυλάκια τους και οι υπεύθυνοι πιστώσεων πρέπει να εξηγήσουν γιατί ενέκριναν ή απέρριψαν μια αίτηση δανείου (συμπεριλαμβανομένων των λόγων ανθρώπινης μεροληψίας που ενσωματώνεται στην κωδικοποίηση). Οι κβαντικοί υπολογιστές έχουν τη δύναμη να ξεκλειδώσουν τα μυστήρια της μηχανικής μάθησης.

Μπορούμε να τα πάμε καλύτερα αυτή τη φορά;

Ωστόσο, από την κρυπτογράφηση έως την επεξήγηση, ο κβαντικός υπολογισμός θα θέτει παρόμοια ερωτήματα σχετικά με την ηθική και τη χρηστή διακυβέρνηση – ερωτήματα που αγνοήθηκαν στην άνοδο της κλασικής πληροφορικής και του διαδικτύου, γι' αυτό και κατακλυζόμαστε από βαθιά ψεύτικα, αντίθετα δίκτυα, παραβιάσεις δεδομένων και συλλογή δεδομένων από μεγάλες τεχνολογικές πλατφόρμες.

«Κοιμόμασταν στο τιμόνι τη δεκαετία του 1990», είπε ο Khan από το Cambridge Quantum. «Πληρώνουμε το τίμημα σήμερα. Πρέπει να αρχίσουμε να μιλάμε για αυτό τώρα».

Επομένως, η κατάσταση των κβαντικών υπολογιστών μοιάζει πολύ με τη γάτα του Schrödinger στο κουτί. Θα είναι δύναμη του καλού – ή απειλή; Δεν μπορούμε να σηκώσουμε το καπάκι για να δούμε, και έτσι η απάντηση είναι ένα πεδίο πιθανότητας. Είναι ζωτικής σημασίας οι τράπεζες, μεταξύ άλλων οργανισμών, να προετοιμάζονται για όποιες αλλαγές επιφυλάσσονται, ιδανικά σε συνεργασία με τις ρυθμιστικές αρχές και το κοινό.

Πηγή: https://www.digfingroup.com/banks-quantum-computing/