Теперь мы, эксперты в предметной области, должны научиться использовать эту новую технологию.
Хотите начать работу с квантовым машинным обучением? Взгляните на Практическое обучение квантовому машинному обучению с помощью Python.
Квантовые вычисления в последнее время часто упоминаются в СМИ. Конечно, есть! Мы все очень взволнованы этим, потому что это новое и блестящее.
В 2017 году квантовые вычисления попали в цикл шумихи Gartner. Итак, давайте радоваться этому, пока мы все еще находимся на триггере инноваций, и он не перешел в корыто разочарования.
Но квантовые вычисления повлияют на всех нас. Есть законные основания полагать, что эта технология, использующая квантовую механику в качестве ресурса, может оказаться столь же революционной в 21-м веке, как электричество в 19-м.
Существуют глубокие параллели в том, как мы сначала научились получать доступ к электричеству, а затем использовать его, и в том, как мы делаем то же самое сегодня с квантовой механикой.
Роберт Уильям Бойль, британский физик, опубликовал свои заметки о механическом происхождении или производстве электричества в 1675 году. С тех пор исследования электричества пошли еще дальше. Фрэнсис Хоксби, другой британский ученый, был первым, кто сделал стеклянный шар, который светился при трении, экспериментируя с электрическим притяжением и отталкиванием. Тем не менее, прошло еще столетие, прежде чем Томас Эдисон увидел рынок электрического света в 1878 году. Отправная точка использования электричества.
Прежде чем мы рассмотрим квантовые вычисления, давайте сделаем промежуточный шаг. Давайте посмотрим, как началась эра цифровых вычислений. Все начинается с Eniac — электронного числового интегратора и компьютера.
Это был первый цифровой электронный компьютер, который выполнял вычисления примерно так же, как сегодняшние микропроцессоры. Построенный в Пенсильванском университете, он был реализован американскими военными в 1946 году. Тогда его единственным применением было вычисление траектории артиллерийских снарядов.
Однако война закончилась, и практической пользы от нее было уже мало. Тем не менее ученые и инженеры были в восторге от открывающихся возможностей. Несомненно, они оказались правы. Но в 1946 году никто не думал о персональных компьютерах, ноутбуках, сотовых телефонах и Интернете. Эти глубокие последствия этой новой технологии были наименее ожидаемыми. Вместо этого они полностью вытекают из доступа к такого рода вычислительным технологиям. И, кстати, все они питаются от электричества.
Сегодня мы наблюдаем появление еще одной вычислительной технологии. И снова открывается целый новый мир вычислительных возможностей.
Тем не менее, фундаментальная теория квантовой механики не нова. Он возник в начале 20 века. Десятилетия фундаментальных исследований в области квантовой физики привели нас туда, где мы находимся сегодня — на грани ее использования.
Конечно, в популярной прессе мы читаем фантастические вещи. Иногда это звучит довольно преувеличенно, когда они сообщают о квантовой суперпозиции и запутанности. Конечно, популярные СМИ иллюстративно объясняют суперпозицию — нахождение частицы в нескольких состояниях одновременно. Конечно, когда мы слышим о запутанности, мы думаем о телепортации в стиле «Звездного пути» — частица мгновенно меняет свое состояние, когда кто-то смотрит на другую частицу на другом конце вселенной. Но, конечно, эти представления варьируются от чрезмерно упрощенных до ошибочных.
Тогда есть наука. Даже величайшие умы насмехались над понятиями, подразумеваемыми квантовой механикой. Даже Эйнштейн боролся. Он отмахивался от квантовой запутанности как от пугающего действия на расстоянии, потому что считал это нелепым. Он, конечно, не был единственным, кто пытался отправить странные вещи, предсказанные квантовой физикой, на свалку математических курьезов.
В данном конкретном случае Эйнштейн ошибался. Открытия последних тридцати лет показывают, что все странности, которые предсказывает квантовая механика, какими бы нелогичными они ни были, верны. Никакая другая теория точно не предсказала чего-то такого, в чем квантовая механика потерпела неудачу.
Допустим, все это слишком. Предположим, все это слишком фантастично, чтобы быть правдой. Затем полезно оглянуться вокруг себя.
Вокруг нас уже есть квантовые технологии. Первое, что мы создали, используя квантовую механику, полностью изменило мир. Это глобальная система позиционирования — GPS. Это работает из-за атомного хронометража, который использует квантовую суперпозицию для доступа к очень стабильному отсчету внутри атомов. Это позволяет нам делать геолокацию в сантиметрах. Это дает нам услуги на основе местоположения.
Так что там с квантовыми вычислениями?
Квантовые вычисления — это принципиально иной способ обработки информации. Он позволяет не просто решать задачи, практически неразрешимые для современных суперкомпьютеров. Но в некоторых случаях квантовые вычисления позволяют нам решать проблемы, недоступные для любого мыслимого суперкомпьютера, который мы когда-либо могли построить.
Но есть загвоздка — конечно, есть.
Загвоздка в том, что с этой новой вычислительной способностью сложно сделать что-то полезное. Не так уж сложно найти что-то, что вы могли бы сделать с квантовым компьютером. Они могут делать практически все, что может делать классический компьютер. Тем не менее, если классический компьютер может ее решить, вероятно, будет дешевле и, возможно, даже быстрее, позволить классическому компьютеру сделать это.
Итак, задача состоит в том, чтобы найти то, что вы должны делать с квантовым компьютером, потому что нет другого разумного способа решить эту проблему. Итак, по сути, мы должны пойти в организацию и спросить:
"Что такое действительно важная вещь, которую вы не можете сделать, но если вы этого не сделаете, ваша организация окажется в серьезной опасности?"
Ответ, скорее всего, заключается в том, что таких проблем нет. Если у организации были такие проблемы, они мешали ей иметь организацию.
Поэтому вместо этого нам нужны люди внутри организации, которые напрягаются и думают о всевозможных вычислительно невозможных вещах, которые могут быть действительно полезными.
Нам не нужен еще один физик, который думает о проблемах организации в лаборатории. Они не придут к этим выводам.
Эти идеи будут исходить от практиков, имеющих доступ к этому новому типу вычислительных возможностей. Поэтому нам нужны специалисты в предметной области, которые знают, как использовать эти специальные квантовые устройства.
Пришло время стать одним из этих экспертов!
IBM только что выпустила свой 127-кубитный чип под названием Eagle. Так что технология для решения задач, которые не может решить ни один классический компьютер, сегодня существует. Тем не менее, лучшее, что придумали физики в лаборатории, — это смоделировать квантово-механические системы.
Google заявил о квантовом превосходстве в 2019 году — их квантовое устройство Sycamore решило задачу, с которой не справился бы ни один классический компьютер. Но они признают, что эта задача не имеет практического значения. По сути, они доказали, что квантовые компьютеры хорошо справляются с тем, на что способны квантовые компьютеры. Все как в 1946 году. С той лишь разницей, что сегодняшние Eniac называются Sycamore и Falcon.
Теперь мы, эксперты в предметной области, должны научиться использовать эту новую технологию. Давайте не будем ждать, пока какой-нибудь умный физик заново изобретет наш бизнес и заставит нас вымереть. Вместо этого давайте выйдем на передний план движения и сформируем наше будущее.
Хотите начать работу с квантовым машинным обучением? Взгляните на Практическое обучение квантовому машинному обучению с помощью Python.
Получите первые три главы бесплатно здесь.
