CIO’nun Kuantum Hesaplama Kılavuzu

Kuantum hesaplama nedir?

Kuantum hesaplama, atom altı parçacıkların kuantum durumlarına dayanan klasik olmayan bir hesaplama türüdür. Bu temelde ikili bitlerde çalışan klasik bilgisayarlardan farklıdır. Kuantum hesaplama, kuantum bitleri veya kübitleri kullanır. Bir kübit, ‘bindirme’ olarak bilinen bir değer aralığını temsil edebilir.

Çakışma, kuantum bilgisayarların hızını ve paralelliğini sağlar, çünkü her bir kübit, bir soruna nicel bir çözüm sunabilir. Qubit’ler ayrıca birbirine bağlanabilir (“dolaşma” olarak adlandırılır). Her dolaşık kübit, sisteme iki ek boyut ekler. Çakışma ile birleştiğinde, kuantum bilgisayarlar aynı anda çok sayıda olası sonucu işleyebilir. İyi bir kuantum bilgisayarı yapmak için gereken yüksek kaliteli kübitlerin sayısı soruna bağlıdır.

Bir kuantum bilgisayarın klasik bir bilgisayardan daha iyi performans gösterme yeteneğine “kuantum üstünlüğü” denir. Uzmanlar, bir avuç bilgisayar sorunu için kuantum üstünlüğünün birkaç yıl içinde gerçekleşeceğini tahmin ediyor.

Kuantum hesaplamanın potansiyel uygulamaları.

Genel amaçlı kuantum hesaplama ekonomik açıdan anlamlı olmayabileceğinden, teknolojiye yönelik uygulamalar dar ve oldukça yoğun hale gelecektir. Bununla birlikte, teknoloji birçok endüstride devrim yaratma potansiyeline sahiptir. Kuantum bilgi işlem aşağıdaki alanlarda ilerleme sağlayabilir:

• Makine Öğrenimi: Daha hızlı yapılandırılmış tahminler aracılığıyla daha fazla makine öğrenimi. Örnekler arasında Boltzmann makineleri, Boltzmann kuantum makineleri, yarı denetimli, denetimsiz ve derin öğrenme yer alır;
• Yapay Zeka: Daha hızlı hesaplama, devre/ikili hata sınıflandırmasının algılanmasını, anlaşılmasını ve tanılanmasını iyileştirebilir;
• Kimya: yeni gübreler, katalizörler, kimyasal piller daha fazla kaynak kullanımını teşvik edecek;
• Biyokimya: yeni ilaçlar, özel ilaçlar ve hatta belki de saç restorasyonu;
• Finans: Kuantum hesaplama, daha hızlı ve daha karmaşık Monte Carlo simülasyonlarını etkinleştirebilir; ticaret, yörünge optimizasyonu, piyasa oynaklığı, fiyat optimizasyonu ve riskten korunma stratejileri gibi;
• Sağlık: Radyoterapi optimizasyonu/beyin tümörü taraması gibi DNA gen dizilimi saatler veya haftalar içinde değil, saniyeler içinde yapılabilir;
• Malzeme: Süper güçlü malzeme; korozyon önleyici boya; yağlayıcılar ve yarı iletkenler;
• Hesap Makinesi: daha hızlı çok boyutlu arama işlevi; örneğin sorgu optimizasyonu, matematik ve simülasyon.

Kuantum hesaplamayı göz ardı etme tehlikesi

Fizik, malzemeler ve kontrol gibi kuantum bilişimin geleceğinin birçok yönü belirsizliğini korurken, IBM, Google, Intel ve Microsoft gibi çok uluslu kuruluşlar donanım ve yazılıma büyük yatırımlar yaptı.

CIO’lar, kuantum bilgi işlem teknolojisini bir rekabet avantajı olarak görmelidir çünkü kuantumdan ilham alan yeni algoritmalar, ürün geliştirmeye yönelik yenilikçi çözümler ve yeni yaklaşımlar üretebilir. Bu aynı zamanda pazara sunma süresini önemli ölçüde azaltabilir ve müşteri sevkiyatlarını optimize edebilir.

Ek olarak, kuantum bilişimi göz ardı etmek, fikri mülkiyet (IP) ve patent portföylerini riske atar – erken benimseyenler, belirli alanlarda yenilikler icat ederek rekabet avantajı elde edecekler. Örneğin, bir rakip, Monte Carlo simülasyonlarını %1000 artırmak için bir kuantum çözümü geliştirebilir veya ilaç şirketleri, yeni ilaçların pazara sürülme süresini önemli ölçüde azaltabilir.

Kuantum hesaplamanın gerçekliği.

Şu anda bir kuantum kışı yaşıyoruz, bu da riskin gelişmeyi aştığı ve algı ile yatırımı olumsuz etkileme potansiyeline sahip olduğu anlamına geliyor. Medyanın abartması, gerçekçi olmayan olasılıklar ve son tarihler belirlerken farkındalığı artırır. Bu duyum seviyesinin, uzun vadede odaklanmış, sürekli yatırım gerektirdiği için kuantum hesaplama için özellikle tehlikeli olan hayal kırıklığına yol açması garanti edilir.

Kuantum bilişimin temel fiziği hâlâ geliştirilme aşamasında olduğundan, en azından 5 ila 10 yıl boyunca tutarlı sonuçlar ortaya çıkmayacak. Bu nedenle, kuantum bilişim fırsatlarının peşinde yapılan herhangi bir yatırımın tümü, paraya çevrilebilecek keşifler için ödeme yapar.

Spesifik kuantum bilgisayarları için gereken lojistik: ortam 00.015 Kelvin’e kadar soğutulmalı ve işlemci, dünyanın manyetik alanından 50.000 kat daha küçük, korumalı bir seyreltme buzdolabına yerleştirilmelidir. Ayrıca günde birkaç kez kalibrasyon gerektirir. Bu bakım koşulu çoğu kuruluş için mümkün değildir. Gartner, kuantum bilişimle ilgilenen kuruluşların, riskleri en aza indirmek ve maliyetleri üstlenmek için hizmet olarak kuantum bilişimi (QCaaS) kullanmalarını önerir. 2023’e kadar, kuantum bilgi işlem stratejisi üzerinde çalışan kuruluşların %95’i QCaaS kullanıyor olacak.

Genel olarak, teknolojiye daha az yatırım yapmak veya tamamen gelir getirici alanlarda ürün yöneticisi olarak çalışabilecek kalifiye çalışanlara yatırım yapmak hala daha güvenlidir. Kuantum bilgi işlem fırsatları ortaya çıktığında, bu ürün yöneticisi bunların üstesinden gelecek becerilere sahip olacaktır. Gartner, ürün yönetimi rollerinde şaşırtıcı sayıda mezun kuantum fizikçisi belirledi.

CIO’lar iş değerine odaklanmalı ve en az 5 yıllık sonuçlar beklemelidir.

2023 yılına kadar, şirketin kuantum bilgisayar yatırımlarının %90’ı, kuantum algoritmalarıyla iyileştirilebilecek sorunları şekillendirmeye yardımcı olacak bir kuantum danışmanlık kuruluşunu içerecek. Kuantum bilgi işlem girişimlerinin iş değerinin nasıl belirleneceğini ve çıkarılacağını bilmek, geliştirilmesi gereken önemli bir beceridir. CIO’ların kuantum hesaplamadaki potansiyel fırsatları araması ve şirketlerin bunlardan yararlanmasına yardımcı olmaya hazır olması gerekir.

Bu fırsatların geleneksel BT ile tam olarak entegre edilmesi gerekecek ve araştırma bilimcileri, hesaplamalı veri bilimcileri ve kuantum veri bilimcileri arasında yeni çapraz işbirliği gerektirecektir. Bu yeni geliştirme modeli, herhangi bir kuantum programının başarısı için çok önemlidir.

Matthew Brisse, Araştırmadan Sorumlu Başkan Yardımcısıdır. Gartner.