Новая область взрывного роста стартапов - квантовые технологии

Квантовые технологии: что это такое, как они работают и что они могут сделать

В основе квантовых технологий лежит использование квантовой механики для обработки огромных  массивов данных. Квантовые компьютеры могут решать задачи и симуляции с множественными вероятностными исходами, которые недоступны для обычных компьютеров.

Их применение может революционизировать такие сферы, как логистика, здравоохранение, финансы, кибербезопасность, прогнозирование погоды, сельское хозяйство и другие. 

Например,

•  Логистика и оптимизация. Квантовые вычисления могут помочь найти оптимальные решения для сложных и многомерных задач, таких как планирование маршрутов, распределение ресурсов, управление запасами и транспортом. Это может принести большую экономию времени, денег и энергии для разных секторов, таких как производство, торговля, транспорт и логистика.

•  Здравоохранение и биотехнологии. Использование квантовых технологий при моделировании сложных молекул и биологических систем (ДНК, клетки и органы) может привести к созданию новых лекарств, вакцин, диагностических методов и терапий для разных заболеваний.

•  Финансы и экономика.  Здесь произойдет рост точности прогнозной аналитики, т.к. анализ больших объемов данных поможет делать более точные прогнозы рыночных трендов, лучше оценивать риски и изменения стоимости активов, оптимизировать портфели инвестиций и стратегии торговли.

•  Кибербезопасность и криптография. Квантовые вычисления позволят создавать новые методы шифрования и защиты данных, которые будут устойчивы к атакам классических и квантовых компьютеров. Однако они также могут помочь взламывать существующие системы шифрования и доступа к данным.

•  Прогнозирование погоды и климата. Благодаря квантовым методам вычисления станет проще симулировать сложные физические явления, такие как атмосфера, океаны, ледники и облака. Это может привести к более точным и своевременным прогнозам погоды и климата, а также к лучшему пониманию их влияния на окружающую среду и человечество .

•  Сельское хозяйство и пищевая промышленность. Квантовые технологии могут помочь оптимизировать процессы выращивания, уборки, хранения и переработки сельскохозяйственной продукции. Это приведет к повышению урожайности, качества и безопасности продуктов питания, а также к снижению потерь и отходов.

Примеры продуктов и решений на основе квантовых вычислений:

1. Квантовый оптимизатор. Помогает решать сложные оптимизационные задачи, такие как планирование маршрутов, распределение ресурсов, управление запасами и транспортом. Квантовый оптимизатор может использовать гибридные алгоритмы, которые сочетают классические и квантовые вычисления, для нахождения наилучшего или приближенного решения за короткое время. Примером такого продукта является Azure Quantum Optimization Service.

Azure Quantum Optimization Service - это облачный сервис, который предоставляет доступ к инновационным решениям по оптимизации, основанным на квантовых и квантово-вдохновленных алгоритмах. Роль квантовых технологий здесь заключается в том, что они позволяют решать сложные задачи оптимизации, которые трудно или невозможно решить с помощью классических методов. Azure Quantum Optimization Service помогает решать такие задачи, как:
планирование и распределение ресурсов, например, оптимальное расписание для авиакомпании или логистической сети;
поиск наилучшего решения из множества возможных вариантов, например, оптимальный дизайн для продукта или процесса;
минимизация издержек или максимизация прибыли, например, оптимальная стратегия для инвестиций или ценообразования;
снижение рисков или улучшение качества, например, оптимальная конфигурация для системы безопасности или контроля.

2. Квантовый симулятор. Используется для моделирования сложных физических, химических и биологических систем. Квантовый симулятор может использовать квантовые алгоритмы, которые эффективно имитируют поведение квантовых систем, для получения точных и подробных результатов.
Примером такого продукта является Amazon Braket.

 Amazon Braket - это облачный сервис, который помогает исследователям, ученым и разработчикам начать работу с квантовыми вычислениями. Роль квантовых технологий здесь заключается в том, что они позволяют создавать и тестировать квантовые алгоритмы на разных типах квантовых компьютеров и симуляторов. Amazon Braket помогает решать такие задачи, как:
1) исследование квантовых алгоритмов. Вы можете ускорить научные открытия с помощью инструментов для разработки алгоритмов и поддержки от программы AWS Cloud Credit for Research;
2) тестирование разных квантовых аппаратных средств. Вы можете изучать возможности квантового аппаратного обеспечения с легким доступом к суперпроводящим, ионно-ловушечным и нейтрально-атомным устройствам от IonQ, OQC, QuEra и Rigetti;
3) создание приложений на основе квантовых вычислений. Вы можете быстро выводить на рынок программное обеспечение для квантовых вычислений с помощью комплекта разработки программного обеспечения (SDK) Amazon Braket, простого ценообразования и управления рабочими процессами;
4) разработка открытого программного обеспечения. Вы можете вносить новые квантовые приложения и влиять на функции, инструменты или плагины программного обеспечения, которые упростят разработку.

3. Квантовый аналитик.  Для анализа больших объемов данных, прогноза рыночных тренды, оценки рисков и цен на активы. Квантовый аналитик может использовать квантовые алгоритмы машинного обучения, которые обучаются на данных с помощью квантовой интерференции, для получения новых знаний и преимуществ. Примером такого продукта является Qiskit Finance. 

Qiskit Finance - это открытый фреймворк, который содержит компоненты для работы с неопределенностью в в сфере  финансов и ценных бумаг. Роль квантовых технологий здесь заключается в том, что они позволяют применять квантовые и квантово-вдохновленные алгоритмы для решения сложных задач оптимизации, оценки и ценообразования, которые трудно или невозможно решить с помощью классических методов. Qiskit Finance помогает решать такие задачи, как:
1) оценка амплитуды квантового состояния, которое представляет вероятность или ожидаемую прибыль от некоторого события или инструмента;
2) оптимизация портфеля ценных бумаг с учетом различных ограничений и целей, таких как минимизация риска или максимизация доходности;
3) ценообразование опционов и других производных финансовых инструментов с использованием квантовых генеративных адверсариальных сетей (qGANs) или квантового метода Монте-Карло;
4) анализ кредитного риска и оценка вероятности дефолта заемщика или эмитента облигации;
5) загрузка и обработка временных рядов данных о ценах акций на бирже.

        Конечно, есть и риски. Например, квантовые компьютеры более эффективны для взлома банковских систем и шпионажа, а у лидеров в области квантовых вычислений существенно вырастают возможности влияния на геополитику и изменение баланс сил на глобальном уровне. Любая новая технология одновременно с возможностями несет и риски. И для управления этими рисками тоже будут требоваться эффективные решения.

Похожие статьи:

- ТОП 20 (+3) экспоненциальных технологий
   - Новые стартапы в эпоху Li-Fi: как световая технология меняет мир
   - Мобильные приложения и проблемы, которые они решают