Banki otwierają pudełko obliczeń kwantowych

„Komputery kwantowe będą w stanie szybko wykonywać złożone obliczenia” – powiedział Pierre Dulon, zastępca dyrektora generalnego ds. IT i operacji w Credit Agricole w Paryżu, występując w tym tygodniu na Singapore Fintech Festival. „Nasz bank komercyjny i inwestycyjny musi codziennie dokonywać intensywnych obliczeń”.

Kiedy ludzie myślą o fizyce kwantowej – jeśli w ogóle o tym myślą – prawdopodobnie nie mają na myśli banków. Mogą pomyśleć o kocie w pudełku.

Był to słynny eksperyment myślowy Erwina Schrödingera, który wymyślił kota w pudełku, który może być żywy lub martwy, i tego, co wiemy o stanie kota bez otwierania pokrywy. Chodziło o to, aby zilustrować, że podstawowej rzeczywistości natury nie można mierzyć w sposób binarny, ale na podstawie szeregu prawdopodobieństw opartych na relacjach między obiektami i obserwatorami.

Mechanika kwantowa zajmuje się interakcjami atomów i ich składników, a jej dziwaczność spowodowała konieczność tworzenia historii przypominających koty w pudełku. Ale nauka bardzo dobrze wyjaśnia zjawiska naturalne. Tak dobrze, że niektórzy naukowcy opisują obecnie wszechświat w kategoriach gigantycznego komputera.

„Jeśli natura jest jednym wielkim, uniwersalnym komputerem” – powiedział Bob Sutor, główny specjalista ds. wykładników kwantowych w IBM w USA, „wtedy elektrony są danymi, a zastosowaniami jesteśmy my – nasza chemia i każda reakcja fizyczna, w której zachodzimy. Sama natura jest największym komputerem, który może je rozwiązać. Czy możemy naśladować sposób działania natury w zakresie obliczeń?”

Matematycy i inżynierowie od lat pracowali nad tym właśnie: opracowaniem sprzętu dla komputerów kwantowych i algorytmów, które mogą realizować.

Dziś mamy w użyciu prototypowe komputery kwantowe, choć nie potrafią one zrobić nic pożytecznego. Jeszcze nie. Ale to narzędzie jest tuż za rogiem, dlatego banki takie jak Credit Agricole tak chętnie z nich korzystają.

„Skala zmian będzie duża” – powiedziała Valerie Sauvage, dyrektor zarządzająca i szefowa działu IT na region Azji i Pacyfiku w Singapurze. Nadzoruje nowy zespół opracowujący przypadki użycia obliczeń kwantowych w zarządzaniu ryzykiem i na rynkach kapitałowych.

Więcej matematyków!

Banki poszukują technologii w celu optymalizacji portfeli, wyceny złożonych produktów, symulacji warunków rynkowych i poprawy cyberbezpieczeństwa.

---

---

Pomijając fakt, że komputery kwantowe są wciąż w fazie embrionalnej, największą przeszkodą, przed jaką stoją banki, jest brak talentów.

„Obliczenia kwantowe wymagają umiejętności innych niż tradycyjne programowanie” – powiedział Dulon. „Wymaga pewnej wiedzy z zakresu fizyki kwantowej i solidnego wykształcenia matematycznego”. Credit Agricole poszukuje partnerów do współpracy z fintechami i uniwersytetami z takimi osobami.

Obliczenia w naturze

Ilyas Khan, dyrektor generalny Cambridge Quantum w Wielkiej Brytanii, powiedział (raczej optymistycznie): „Nie ma powodu, aby dziwić się informacjom kwantowym”.

Komputery kwantowe wykorzystują cząstki subatomowe do przenoszenia informacji, tak jak klasyczny komputer wykorzystuje tranzystor do manipulowania sygnałami elektrycznymi w tym samym celu. Jednak tranzystor i jego następca, mikroprocesor, to „przedmioty wymyślone”, jak to ujął Khan. Są to ludzkie urządzenia mające na celu manipulowanie naturą, dlatego mają ograniczenia. Obliczenia kwantowe opierają się na zjawiskach naturalnych. To „prawdziwy McCoy”. Dlatego nie napotyka ograniczeń co do tego, co może obliczyć, przynajmniej w teorii.

Sztuka polega na tym, aby maszyny rzeczywiście działały.

Sprzęt, który mamy dzisiaj, jest wrażliwy i dźwięczny. Błędy występują na najbardziej podstawowym poziomie sprzętu: kubicie, czyli bicie kwantowe.

W klasycznym przetwarzaniu bit jest najbardziej podstawową jednostką informacji, zero lub jeden, a bajt to tysiąc bitów. DigFin pisze to na laptopie Mac z 500 gigabajtami pamięci. To mnóstwo zer i jedynek krążących po mikroprocesorach laptopa. Choć Mac jest niesamowity, nadal może uruchamiać tylko stosunkowo proste programy. Dzieje się tak dlatego, że jego mikrochipy są „przedmiotami wymyślonymi” i dlatego są ograniczone.

Świat obliczeń kwantowych zamienił bity w kubity, czyli bity kwantowe. Przetwarzają one znacznie więcej informacji niż bit: zamiast zera i jedynki, kubit mierzy potencjał bitu będącego jednym z nich – innymi słowy, czy kot w pudełku jest martwy, czy żywy? Niepewność oblicza się raczej na podstawie prawdopodobieństwa niż zależności binarnej, tworząc ogromne pole możliwości, które komputer może wykorzystać.

Rewolucyjny kubit

Sztuczka polega na tym, że zgodnie z mechaniką kwantową nie można faktycznie obserwować położenia cząstek subatomowych bez uzyskiwania nonsensownych wyników. Innymi słowy, próby monitorowania danych wyjściowych z komputerów kwantowych mają tendencję do zawieszania się systemu. Ale w miarę jak inżynierowie budują coraz większe tablice kubitów, uczą się, jak wykorzystać ich moc.

John Martinis, profesor fizyki na Uniwersytecie Kalifornijskim w Santa Barbara, twierdzi, że skalowanie wykorzystania kubitów to jeden ze sposobów porównywania postępu. Na przykład Google i inne firmy twierdzą, że utrzymanie operacji pomimo błędów – innymi słowy uruchomienie programów – zajmie około 1 miliona kubitów.

Obecnie największy komputer kwantowy ma tylko 64 kubity. To sprawia, że ​​wygląda na to, że branży daleko do osiągnięcia 1 miliona kubitów, ale postęp może być wykładniczy.

Mając to na uwadze, eksperci uważają, że do złamania większości protokołów szyfrowania potrzebny będzie komputer o pojemności 50 milionów kubitów. To wydaje się jeszcze bardziej odległe, ale rzeczywistość jest taka, że ​​rządy i firmy będą musiały albo od razu opracować kwantową ochronę cybernetyczną, albo założyć, że wszystkie ich tajemnice zostaną odkryte w ciągu zaledwie dziesięciu lat.

„To oznacza rewolucję przemysłową, którą wszyscy przeżywamy” – powiedział Kahn. „Ta rewolucja jest bardziej fundamentalna niż jakakolwiek inna, która miała miejsce w historii”.

Większy niż internet?

„To coś tak wielkiego, jak pojawienie się klasycznych komputerów w latach 1980. XX wieku” – powiedział Sauvage z Credit Agricole.

„To jest większe” – powiedział Khan.

Szybciej niż myślisz

Obliczenia kwantowe nie wzbudziły zainteresowania sztuczną inteligencją. Jednak rządy takie jak USA, Chiny, Wielka Brytania, Singapur, Niemcy i inne uznają obliczenia kwantowe za priorytety krajowe.

W wyścigu biorą także udział największe firmy technologiczne na świecie: na przykład Google zadeklarował, że do 2029 r. będzie miał odporny na awarie komputer. Fintechy i uniwersytety testują różnorodne sprzęty i systemy fizyczne. Dodaj to, a otrzymasz rosnący i zróżnicowany ekosystem.

Oznacza to, że wpływ obliczeń kwantowych będzie odczuwalny przed 2029 rokiem. Kahn porównuje dzisiejszą sytuację do wprowadzenia pierwszych telefonów komórkowych, które były duże i nieporęczne i używane tylko przez nieliczne bogate osoby. Ale ci pierwsi użytkownicy napędzali innowacje. Podobnie internet istniał jako mało znana domena laboratoriów zajmujących się nauką i badaniami nad obronnością, zanim sieć WWW połączyła go w całość, aby można było go skomercjalizować.

Sieć WWW była wczesnym przykładem rozwoju oprogramowania typu open source, dzięki któremu Internet stał się dostępny dla każdego, kto posiada komputer i modem. To samo dzieje się już z obliczeniami kwantowymi: IBM obsługuje 25-kubitowy komputer kwantowy w chmurze, dzięki czemu każdy może korzystać ze sprzętu online.

Od cyberbezpieczeństwa po sztuczną inteligencję

Eksperci są zgodni co do tego, że obliczenia kwantowe wkrótce zaczną wpływać na cyberbezpieczeństwo. W ciągu pięciu lat będzie on używany do rozwiązywania ważnych problemów z chemii. Jego zdolność do obliczania scenariuszy i optymalizacji zacznie usprawniać zarządzanie ryzykiem w finansach i innych dziedzinach.

Największy wpływ będzie jednak miało zastosowanie obliczeń kwantowych w sztucznej inteligencji.

„Jeśli wolisz technologię kwantową, nie możesz pominąć sztucznej inteligencji i uczenia maszynowego” – powiedział Sutor z IBM. „W głębi duszy cała sztuczna inteligencja to matematyka; to ciężkie obliczenia. Quantum umożliwi nam szybsze robienie tego w przypadku sztucznej inteligencji, dzięki czemu będziemy mogli znaleźć lepsze wzorce i lepsze spostrzeżenia”.

Na przykład w świecie usług finansowych dużym problemem związanym ze sztuczną inteligencją jest „wyjaśnialność”. Sieć neuronowa zapewnia wyniki, których ludzie nie są w stanie zrozumieć, nawet jeśli wyniki działają.

Jest to jednak problem dla branży. Doradcy handlowi muszą wyjaśnić swoje strategie, inwestorzy muszą wyjaśnić swoje portfele, a urzędnicy kredytowi muszą wyjaśnić, dlaczego zatwierdzili lub odrzucili wniosek o pożyczkę (w tym powody ludzkich uprzedzeń, które zostają zapisane w kodowaniu). Obliczenia kwantowe mają moc odkrywania tajemnic uczenia maszynowego.

Czy tym razem możemy zrobić lepiej?

Jednak od szyfrowania po wyjaśnialność, obliczenia kwantowe będą rodzić podobne pytania dotyczące etyki i dobrego zarządzania – pytania, które zostały zignorowane w obliczu rozwoju klasycznego informatyki i Internetu, i dlatego jesteśmy zalewani głębokimi podróbkami, kontradyktoryjnymi sieciami, naruszeniami danych i gromadzenie danych przez platformy dużych technologii.

„W latach 1990. spaliśmy za kierownicą” – powiedział Khan z Cambridge Quantum. „Dzisiaj płacimy za to cenę. Musimy zacząć o tym rozmawiać już teraz.”

Stan obliczeń kwantowych przypomina zatem kota Schrödingera w pudełku. Czy będzie to siła dobra – czy zagrożenie? Nie możemy podnieść pokrywy, żeby zobaczyć, więc odpowiedzią jest pole prawdopodobieństwa. Niezwykle istotne jest, aby banki i inne organizacje przygotowały się na wszelkie nadchodzące zmiany, najlepiej we współpracy z organami regulacyjnymi i społeczeństwem.

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