A kvantumszámítástechnika mint tevékenység és kutatási terület rendkívül sok figyelmet kapott, és lendületesen fejlődött az elmúlt öt évben.
Anélkül, hogy tudományos és technikai részletekbe bocsátkoznánk, elmondható, hogy ezen a kutatási területen azt vizsgálják, miként lehet felhasználni a kvantummechanika kínálta lehetőségeket kvantumbitek (qubitek) alapján működő számítógépek megépítésére. A qubitek koncepciója eltér a digitális bitekétől, mivel a qubit egyszerre vehet fel 0 és 1, vagy a kettő közötti bármely értéket, és alkalmas a valószínűség mérésére. Ezt hívják a kvantumszámítástechnikában szuperpozíciónak.
A kvantumszámítógépek esetében kihívást jelent, hogy nehezen és drágán üzemeltethetők. Például abszolút nulla hőmérsékletet igényelnek, ami azt jelenti, hogy csak a legnagyobb technológiai cégek és tőkeerős startupok engedhetik meg maguknak az ilyen rendszerek megépítését és működtetését.
A kvantumtechnológia által inspirált számítástechnika tág kategória. Célja, hogy a fenti kihívásokat kiküszöbölve, már ma is elérhetővé tegye a valódi kvantumszámítástechnika néhány előnyét. Jól példázzák ezt a nagy és komplex kombinatorikai optimalizációs problémák megoldására fejlesztett rendszerek.
Kombinatorikai optimalizációs problémákkal nagyon gyakran találkozhatunk a különféle iparágakban. Minden alkalommal ilyen probléma keletkezik, amikor a permutációk vagy kombinációk nagy, de véges sorozatában kell megtalálni egy minimum vagy maximum megoldást. Ilyen például a Ford forgalomoptimalizálási problémája.
A továbblépési útvonalról dönteni kénytelen vezetők számára jó hír, hogy a „quantum annealing” és a kvantumtechnológia által inspirált „digital annealing” algoritmusok gyakorlatilag azonosak egymással. Ezért tartja a Fujitsu jó áthidaló megoldásnak a kvantumtechnológia által inspirált számítástechnikát a jövő kvantumszámítástechnikája felé vezető úton.
Ennek két oka van:
- A Fujitsu Digital Annealere (DA) képes megoldani olyan problémákat, amelyekkel az általános rendeltetésű hagyományos számítógépek nem boldogulnak, és kezelésük egyelőre nem megoldható kvantumszámítógéppel. A DA megoldás önmagában is életképes – még akkor is, ha a cég végül úgy dönt, hogy megtérülési megfontolásokból soha nem fog valódi kvantumszámítástechnikát bevezetni.
- A kvantumtechnológia által inspirált számítási platformon, például a DA-n fejlesztett algoritmusok újrahasznosíthatók lesznek a jövő kvantumszámítógépein. Így nem felesleges a fejlesztési munka, és a DA közvetítésével később zökkenőmentessé tehető az átállás a kvantumszámítástechnikára.
A Digital Annealer sikertörténetei
A Fujitsu szerencsésnek tartja magát azért, hogy a világ legnagyobb és leghaladóbb szemléletű vállalataival közösen demonstrálhatta a Digital Annealer lehetőségeit. Ezek az ügyfelek már megtapasztalták a megoldás kézzelfogható előnyeit, és tisztában vannak megtérülésével.
Nézzünk meg most három valós életből vett példát
- BMW | Az autók PVC-szigetelésének robotalapú pozicionálása és mozgatása
Kihívás: A fényező üzemben az autókat PVC-szigeteléssel teszik vízállóvá. Az eljárást több robot végzi, amelyek egyidejűleg, a lehető legrövidebb időn belül leszigetelik a karosszériát. A cél az, hogy folyamatosan, közel valós időben azonosítsák a robotok mozgásának optimális útvonalát.
Előny: A Fujitsu csapatával együttműködve a BMW bebizonyította, hogy a Digital Annealer 64 szigetelési pont esetén képes közel valós időben optimalizálni a robotok mozgását, és azonosítani 1,8*10^106 lehetőség közül az optimális megoldást. Ennek eredményeként felgyorsult a bonyolult szigetelési folyamat, és gyorsabban végigérnek az autók a gyártósoron, ami komoly üzleti előnyt jelent.
- Main Incubator: A Commerzbank K+F egysége | A gépjárműhitelek portfoliójának optimális értékpapírosítása
Kihívás: Likviditáskezelésük optimalizálása érdekében a bankok és a lízingtársaságok befektetőknek adják el a lízingszerződésekből származó vevőköveteléseket. A követelések piacképes értékpapírcsomagokká alakítása komplex kombinatorikai optimalizációs probléma.
Előny: A Digital Annealer optimalizálta a több ezer gépjármű hiteleiből álló csomagok összeállítását, ami így sokkal gyorsabban elvégezhető volt, mint hagyományos módszerekkel. Ráadásul a Fujitsu a portfólió összkockázatának mérséklésével és értékének növelésével további előnyökhöz juttatta a vállalatot.
- Toray Industries (gyógyszergyártás) | A molekulaszerkezet stabilitásának optimalizálása
Kihívás: A gyógyszeripari kutatás-fejlesztés során a kutatók számítógépes modellek segítségével próbálják előre jelezni az új molekulák szerkezeti elrendezésének optimális kombinációját – azaz a fehérjék oldallánc-konformációját. A Toray Industries a legstabilabb szerkezet előrejelzéséhez használta a Digital Annealert.
Előny: Az ügyfél elmondása szerint „egy általános rendeltetésű számítógép 3-4 óra számítással sem tudta megoldani a nagyméretű fehérjék problémáját, míg a Digital Annealer számára mindössze 20 másodpercet vett igénybe ez a művelet. … így rendkívül rövid időn belül megkaphattuk a szokásos úton elérhetetlen válaszokat”.
A Digital Annealer kínálta lehetőségek
A kvantumtechnológia által inspirált számítástechnikát egyre szélesebb körben alkalmazzák a kombinatorikai optimalizációs problémák megoldására, így gyors ütemben terjed. A Fujitsunál folyamatosan fejlesztjük a Digital Annealer alkalmazási lehetőségeit, amint ezt az alábbi fontos mérföldkövek is igazolják:
- A Digital Annealer megoldás első sikeres helyszíni megvalósítása.
- Skálázás 100 ezer bites Digitális Annealer megoldásra a Fuji Film gyártósorainak optimális ütemezéséhez.
- A Digital Annealer megoldás 1 millió bites, következő generációjának bevezetése 2020 későbbi szakaszában várható.
A fejlődés gyors ütemét figyelembe véve azt tanácsoljuk minden vezetőnek, hogy minél előbb induljon el ezen az úton. Semmi kétség afelől, hogy a közeli vagy középtávú jövőben gyakorlati alkalmazásra is elérhetővé válik a valódi kvantumszámítástechnika. A nagyobb cégek nem engedhetik meg maguknak, hogy lemaradjanak a többiektől.
A kvantumszámítástechnika bevezetését pedig úgy lehet a legkönnyebben előkészíteni, ha már ma elkezdik kiaknázni a Fujitsu Digital Annealerének előnyeit. Így a szervezet elindulhat a megfelelő irányba, és vezető pozícióra tehet szert ezen az új, izgalmas területen, folyamatosan tovább tágítva az alkalmazási lehetőségek határait.
Ha szeretne többet megtudni arról, hogyan hasznosítják a világ vezető cégei már ma a kvantumtechnológia által inspirált számítástechnikát, töltse le a témáról készült legújabb tanulmányunkat.
