Aplicații industriale ale calculului cuantic

Calculul cuantic promite să depășească limitările de calcul cu soluții mai bune și mai rapide pentru probleme de optimizare, simulare și învățare automată. Europa și în special Germania sunt în proces de implementare cu succes a unor programe de cercetare și finanțare cu obiectivul de a avansa ecosistemul tehnologiei și industrializarea acesteia, asigurând astfel suveranitatea digitală, securitatea și competitivitatea. Un astfel de ecosistem cuprinde furnizori de soluții hardware/software, integratori de sisteme și utilizatori din instituții de cercetare, start-up-uri și industrie. Viziunea Consorțiului pentru Tehnologie și Aplicații Cuantice (QUTAC) este de a stabili și avansa ecosistemul calculului cuantic, sprijinind obiectivele ambițioase ale guvernului german și diverse programe de cercetare. QUTAC este format din zece membri reprezentând diferite industrii, în special producția de automobile, producția chimică și farmaceutică, asigurările și tehnologia.

Având în vedere că computerele cuantice depășesc supercomputerele de top în provocări computaționale specifice [1, 2] și disponibilitatea sistemelor de calcul cuantic zgomotoase la scară intermediară (NISQ) [3-6] în afara mediilor de laborator, am intrat în etapa de industrializare a calculului cuantic (QC). La nivel global, programele naționale de cercetare și investitorii privați finanțează masiv tehnologiile cuantice (de exemplu, Marea Britanie [7], SUA [8-10], China [11]). Investițiile sunt motivate de necesitatea de a asigura suveranitatea digitală, securitatea națională și de a susține competitivitatea industriei.

Ecosistemele și piețele cuantice sunt încă la început. Pe măsură ce tehnologia se maturizează, piața va crește. BCG estimează că dimensiunea pieței va depăși 450 de miliarde de dolari anual în următorul deceniu [12]. Un factor crucial va fi utilizarea tehnologiei în lumea reală în cadrul aplicațiilor de afaceri. Calculul cuantic promite să rezolve probleme de calcul de mare valoare, în mod clasic dificil de rezolvat, în domeniile optimizării, învățării automate și simulării în toate sectoarele industriale [13].

Europa are nevoie de un ecosistem vibrant pentru a încuraja dezvoltarea calculului cuantic și a concura la scară globală. Cu instituțiile sale de cercetare de renume internațional angajate în cercetare fundamentală [14] și utilizatori industriali puternici [13], Germania se află într-o poziție excelentă. Cu toate acestea, industrializarea în Europa a fost în mod tradițional împiedicată de paradoxul european [15], referindu-se la statele membre ale Europei care găzduiesc activități de cercetare științifică și tehnologică de top la nivel mondial, dar incapabile să le transforme în leadership industrial și comercial global.

Uniunea Europeană și națiunile europene stabilesc diverse programe pentru a promova ecosisteme și piețe atractive pentru tehnologiile cuantice [16-18]. Deși aceste programe se concentrează în special pe cercetare și industrializarea tehnologiei hardware (de exemplu, qubiți supraconductori, cu capcană de ioni, fotonici și în stare solidă), ele subliniază, de asemenea, importanța ecosistemelor holistice. Aceste ecosisteme au rolul de a alinia întregul lanț valoric, inclusiv furnizorii de soluții hardware și software, investitorii și, în special, industria [16], ceea ce este esențial pentru progresul cazurilor de utilizare cu valoare ridicată care pot avansa comercializarea.

Sursa: Quantum Technology and Application Consortium – QUTAC., Bayerstadler, A., Becquin, G. et al. Industry quantum computing applications. EPJ Quantum Technol. 8, 25 (2021). https://doi.org/10.1140/epjqt/s40507-021-00114-x, licența CC BY 4.0. Traducere și adaptare: Nicolae Sfetcu