کوانتوم و بیزنس ؛ چطور می توانیم از کوانتوم سود ببریم؟

وقتی صحبت از تکنولوژی محاسبات کوانتومی و تحولی که در علم نوین ایجاد کرده می شود ، اولین سوالی که به ذهن اغلب مخاطبان میاد اینه که خب، در نهایت چه سودی می بریم؟ و چرا باید روی چنین تکنولوژی ای سرمایه گذاری کنیم؟ ساده ترین و البته راحت ترین پاسخ می تونه این باشه : حرکت بازیگر اصلی رو تقلید کن !موقعیتی که امروز با اون مواجهیم مشابه با تنها چند سال گذشته درمورد کلان داده و یادگیری ماشین است، آن وقت ها خیلی ها اهمیتی به رشد فزاینده این تکنولوژی ها ندادند و امروز به سختی دنبال راهی هستند تا از شرکت های رقیب عقب نمانند. در سال های اخیر شاهد تمایل فزاینده ی غول های تکنولوژی به سرمایه گذاری در تکنولوژی کوانتومی بودیم.پس تفاوتی ندارد شما یک سرمایه گذار تنها هستید، صاحب یک شرکت تکنولوژی هستید یا محقق و مهندس نسل آینده؛ آنچه عیان است تقاضای رو به رشد مارکت نسبت به این تکنولوژی است.ارزیابی ارزش آینده بیزنس با این سوال شروع می شود: این تکنولوژی چه مسایلی را بطور موثر حل می کند که با تکنولوژی امروزی قابل حل نیست؟ پاسخ ساده نیست اما دو شاخصه اندازه و پیچیدگی محاسباتی مورد نیاز است. برای مثال ساخت دارو را در نظر بگیرید. برای دانشمندانی که سعی می کنند ترکیبی را طراحی کنند که خود را به مسیر بیماری هدف متصل کرده و تغییر دهد ، اولین مرحله مهم تعیین ساختار الکترونیکی مولکول است. اما برای مدل سازی ساختار یک مولکول از داروهای متداول مانند پنی سیلین ، که دارای 41 اتم در حالت اولیه است ، به یک کامپیوتر کلاسیک با 10 به توان 86 بیت نیاز است - ترانزیستورهایی بیشتر از اتم های موجود در جهان قابل مشاهده- چنین دستگاهی از نظر فیزیکی غیرممکن است. اما برای کامپیوترهای کوانتومی ، این نوع شبیه سازی به خوبی در محدوده امکان قرار دارد و نیاز به پردازنده ای با 286 بیت کوانتومی یا کیوبیت دارد.می دانیم محاسبات کوانتومی در شاخه های بسیاری از فناوری مفید خواهد بود مانند حوزه مالی، بیمه، بخش انرژی، حمل و نقل و لجستیک، صنعت فضایی، شیمی و داروسازی، مهندسی مواد، بلاکچین و امنیت سایبری. بسیاری متخصصان باور دارند مزیت کوانتومی(Quantum supremacy) کامپیوترهای کوانتومی در آینده ای نزدیک نسبت به کامپیوترهای کلاسیک در حل چهار نوع مشکل محاسباتی که معمولاً مانع از بین بردن چالش های متعدد تجاری و علمی می شود، قابل اثبات خواهد بود.این چهار نوع مسأله ، چشم انداز کاربردی وسیعی را در تعداد فزاینده ای از صنایع پوشش می دهد(شکل-1)شکل1- مزیت کوانتومی در حل 4 نوع مسأله محاسباتی و کاربردهای آنسه فاز اصلی پیشرفتگفتیم تحول کوانتومی و کاربردهایش نزدیک است، اما این مهم چه زمانی عملا محقق می شود؟ چقدر طول می کشد کامپیوترهای کوانتومی به مزیت کوانتومی به معنی واقعی کلمه برسند؟ این فرآیند شامل کاربردها و توسعه درآمد کسب و کارهای فعال این حوزه را در سه فاز پیش بینی می کنیم:فاز اول؛ نویز 3 تا 5 سال آینده را فاز دستگاه های نویزدار کوانتومی در مقیاس متوسط در نظر میگیریم. دستگاه هایی با ساختار موثر که قادر به اجرای توابع کاربردی و گسسته هستند اما با نرخ خطای بالا که عملکرد نهایی را محدود می کند.آنچه در این مقطع موجب برتری کامپیوتر های کلاسیک در مقابل کوانتومی می شود دقت آنهاست. این کامپیوتر ها در هر 10 به توان 24 عملیات در سطح بیت، یک خطا بروز می دهند در حالی که کیوبیت های امروزی برای انواع محاسبات لازم برای شبیه سازی مولکولی با مزیت کوانتومی یا انواع بهینه سازی خیلی سریع بی ثبات می شوند. کارشناسان معتقدند که تصحیح خطا بزرگترین چالش محاسبات کوانتومی در دهه های پیشرو باقی خواهد ماند.با این وجود تحقیقات در دست انجام در بسیاری از شرکت های بزرگ و استارت اپ های امروزی مانند IBM و Google و Rigetti به پیشرفت های فناوارانه موثری در یافتن روشهایی در کاهش خطای کوانتومی منجر شده است. این تلاش ها این احتمال را افزایش می دهد که در کوتاه مدت و میان مدت شاهد توسعه کامپیوترهای کوانتومی متوسط ​​و در عین حال مستعد خطا باشیم که می تواند برای دستیابی به اولین اکتشافات آزمایشی با مزیت کوانتومی در شبیه سازی و بهینه سازی ترکیبی استفاده شود.به این ترتیب می توان گفت با سرعت خوبی در حال گذر از فاز اول هستیم.فاز دوم؛ مزیت کوانتومی گسترده10 تا 20 سال آینده را شاهد مزیت کوانتومی گسترده خواهیم بود، کامپیوترهای کوانتومی به پیشرفت فزاینده ای در اجرای پروژه هایی با اهمیت صنعتی واقعی خواهند رسید و ترقی آنها در سرعت، هزینه و کیفیت قابل رقابت با نوع کلاسیک خواهد بود اما همچنان نیاز به غلبه بر موانع فنی مهم در اصلاح خطا و سایر زمینه ها ، و همچنین افزایش مداوم قدرت و قابلیت اطمینان پردازنده های کوانتومی خواهیم داشت.مزیت کوانتومی پیامدهای عظیمی خواهد داشت. به عنوان مثال بخش تحقیق و توسعه مواد شیمیایی را در نظر بگیرید، اگر شبیه سازی های کوانتومی منجر به مدل سازی اندرکنش های بین مواد ( حین رشد اندازه آنها) شود-بدون نیاز به استفاده از تکنینک های ابتکاری و انحرافی امروزی-شرکت ها می توانند فرآیند های آزمایشگاهی گرانقیمت و عریض و طویل خود را مانند تست درجا ( in situ testing) حذف یا حداقل کاهش دهند. چنانچه امروز هم شاهد ادعای شرکت هایی نظیر Zapata در زمینه کاهش قابل توجه هزینه ها در کنار افزایش چشمگیر کیفیت محصولات با استفاده از شبیه سازی های مولکولی مزیت کوانتومی در آینده ای نزدیک در بازار هستیم.این داستان برای خودروسازان ، تولیدکنندگان هواپیما و سایر افرادی که محصولاتشان مطابق دینامیک سیالات محاسباتی طراحی شده یا می توانند طراحی شوند ، مشابه است. این شبیه سازی ها در حال حاضر با ناتوانی کامپیوترهای کلاسیک در مدل سازی رفتار سیال در سطوح بزرگ ( حداقل در مقیاس زمانی عملیاتی) و در نتیجه نیاز به نمونه سازی فیزیکی گران و پر زحمت اجزاء، از پیشرفت بازمانده است.شرکت Airbus در این میان به دنبال راهکاری نوین است. این شرکت در سال 2019 چالشی را برای ارزیابی نحوه محاسبه کوانتومی یا حتی جایگزینی آن با سایر ابزارهای محاسباتی با عملکرد بالا که امروزه سنگ بنای طراحی هواپیما را تشکیل می دهند ، آغاز کرد.فاز سوم؛ تاب آوری خطاتاب آوری خطا یا عیب‌تابی (Fault Tolerance) ویژگی ای است که سامانه را قادر می‌سازد تا با به وجود آمدن اشکال(یک یا چندین اشکال) در اجزایش، به صورت صحیح به کار خود ادامه دهد.تا رسیدن به این فاز دهه ها فاصله داریم. دستیابی به تحمل خطا در مقیاس کامل ، مستلزم آن است که سازندگان فناوری کوانتومی بر محدودیت های فنی اضافی ، از جمله مشکلات مربوط به مقیاس و پایداری ، غلبه کنند. اما به محض رسیدن به این نقطه ، ما انتظار داریم که کامپیوترهای کوانتومی مقاوم در برابر خطا ، طیف وسیعی از صنایع را تحت تأثیر قرار دهند. آنها می توانند آزمون و خطا را به میزان قابل توجهی کاهش دهند و اتوماسیون را در بازار مواد شیمیایی تخصصی بهبود بخشند، استراتژی های تجاری فرکانس بالای پرریسک در امور مالی را ممکن کنند، و حتی کشف داروهای مبتنی بر فناوری شبیه سازی کامپیوتری سامانه های زیستی (in silico) را که کاربردهای وسیعی در پزشکی شخصی سازی شده (personalized medicine) دارند سرعت بخشند. با این اوصاف تعجبی ندارد اگر ارزش آفرینی این فناوری طی مدت کوتاهی رشد عظیمی داشته باشد.در صنایع مورد تجزیه و تحلیل ، پیش بینی می شود این فناوری منجر به افزایش درآمد عملیاتی از 450 میلیارد دلار تا حدود 850 میلیارد دلار تا سال 2050 (با تقسیم تقریباً مساوی بین جریانهای افزایشی درآمد سالانه و بازده هزینه های مکرر ) شود.به این ترتیب دلایل اهمیت تکنولوژی کوانتومی را بررسی کردیم، تا حدودی با کاربردها، مزایا و مراحل رشد آن آشنا شدیم.برای تصمیم گیرندگان امروزی شناسایی به موقع فرصت های بالقوه صنعت حایز اهمیت است؛ اینکه کامپیوترهای کوانتومی چه مسایلی را حل می کنند ، کی و چگونه این ارزش آفرینی محقق می شود و چگونه می توانند سازمان خود را در این رقابت پیشتاز کنند. آیا امروز سرمایه گذاری در فناوری کوانتومی تصمیمی هوشمندانه است؟در همین راستا شاید جالب باشد بدانیم چه دولت هایی سرمایه گذاری عمده ای در این تکنولوژی داشته اند. چین پیشرو سرمایه گذاری تحقیقاتی و صنعتی و در ادامه ایالات متحده، آلمان، روسیه، هند و به طور کلی اتحادیه اروپا کشورهایی هستند که بودجه های قابل توجهی اختصاص داده اند به طور مثال آمریکا در سال 2018 تخصیص بودجه ای 1.2 میلیارد دلاری را در راستای تحقیقات 5 سال آینده این تکنولوژی تصویب کرد. در سال 2019 اتحادیه اروپا بودجه ای 1 میلیارد یورویی برای 10 سال آینده اختصاص داد و در نهایت هندوستان با اعلام یک فوریت ملی در راستای تخقیقات کوانتومی و کاربردهای آن در 5 سال پیش رو با تخصیص بودجه ای مطابق با 1.1 میلیارد دلار به جمع رقبای این تکنولوژی پیوست. در اکتبر 2019 اولین نمونه کامپیوتر کوانتومی در روسیه رونمایی شد، در حالیکه سازمان تحقیقاتی Fraunhofer-Gesellschaft در آلمان همکاری خود را با شرکت IBM در راستای تحقیقات پیشرفته آغاز کرد.در مقیاس بعدی، شرکت ها مدنظر هستند. اولین گام برای شرکت ها انجام ارزیابی تشخیصی برای تعیین تأثیر احتمالی محاسبات کوانتومی بر شرکت یا صنعت آنهاست و سپس ، در صورت لزوم ، توسعه یک استراتژی مشارکت ، به طور ایده آل با ارائه دهنده متخصص فناوری ، برای شروع فرایند یکپارچه سازی قابلیت ها و راه حل هاست. اولین بخش تشخیص ، خود-ارزیابی شرکت از چالش های فنی و استفاده از منابع محاسباتی است که به طور ایده آل شامل بخش های تحقیق و توسعه و هم چنین بخش های عملیاتی شامل بخش مالی و استراتژی است تا به نوعی راهگشای توسعه شرکت باشد و دیدگاهی کامل از آنچه در نهایت بحثهای بسیار فنی خواهد بود، ارایه دهد. در این مرحله باید به پرسش هایی بنیادین در راستای اهداف شرکت پاسخ داد؛ اینکه شرکت چقدر به منابع پیچیده محاسباتی وابسته است، آیا موانعی در حل مسایل شبیه سازی و بهینه سازی در پیشبرد اهداف شرکت وجود دارد، آیا منابع مالی و عملیاتی شرکت صرف راهکارهایی ناکارآمد شده است، آیا مشکلات پیشروی شرکت در فهرست کاربردهای مزیت کوانتومی پیش بینی شده است (شکل-1) ؟ اگر پاسخ مثبت است گام بعدی تشخیص تاثیر کوانتوم (IQ) است که دارای دو جزء است. اولین مورد اندازه گیری چالش های فنی حل نشده شرکت و راه حل های محاسباتی کوانتومی بالقوه است که انتظار می رود با گذشت زمان توسعه یافته و تکمیل شوند. در واقع هدف، تجسم ارزش بالقوه راهکارهایی است که فرصت های از دست رفته در آمدزایی- که با تاخیر وارد بازار شده اند- و ناکارآمدی هزینه ها را برطرف می کند.جزء دوم، ارزیابی فروشندگان است. با توجه به ماهیت در حال تغییر اکوسیستم محاسبات کوانتومی ، یافتن شریک یا ارائه دهندگان شریک مناسب بسیار مهم است ، به عبارتی شرکت هایی که در زمینه وسیع ترین مجموعه چالش های فنی که با آن روبرو هستید ، تخصص دارند. برخی از انواع مشارکت ها می تواند رویکردی محتاطانه برای ورود به این فناوری باشد، یک استراتژی کم خطر و کم هزینه که به شرکت ها این امکان را می دهد تا بفهمند که چگونه فناوری بر صنعت آنها تأثیر می گذارد و مهارت ها و خلاءهای فناوری اطلاعات مورد نیاز برای پر کردن آنها را تعیین می کند و حتی نقش موثری در شکل گیری آینده محاسبات کوانتومی ایفا می کند. مشارکت در حال حاضر به الگوی منتخب اکثر فعالیت های تجاری این حوزه تبدیل شده است. از جمله همکاری های ایجاد شده تا کنون میتوان به توسعه مشترک JPMorgan Chase و IBM در راستای راه حل های مربوط به ارزیابی ریسک و بهینه سازی سبد سهام، پروژه مشترک فولکس واگن و گوگل در زمینه توسعه باتری خودروهای برقی و همکاری اداره برق و آب دبی با مایکروسافت برای توسعه راهکار های بهینه سازی انرژی اشاره کرد.محاسبات کوانتومی هنوز در مراحل اول توسعه است، با این وجود سرمایه های تحقیقاتی بسیاری به این تکنولوژی اختصاص داده شده است. اگرچه سهام محاسبات کوانتومی خالص( pure-play) هنوز کمیاب است ، سرمایه گذاری در غول های فناوری که نگاهی بر این فناوری دارند(شکل-2) چشم انداز درخشانی ترسیم می کند.شکل 2 -برترین سهام های محاسبات کوانتومی طبق پیشنهاد وبسایت fool اگرچه این فرآیند چند سال آینده کند خواهد بود: پیش بینی می شود ارزش آفرینی برای کاربران نهایی در این بخشها به طور متوسط تا سال 2024 به 2 تا 5 میلیارد دلار برسد.طبق پیشبینی ها بازار محاسبات کوانتومی تا سال 2030 به ارزش 64.98 میلیارد دلار میرسد که در مقایسه با ارزش 507.1 میلیون دلاری سال 2019 با نرخ رشد مرکب سالانه(CAGR) در حدود 56% (پیشبینی 2020-2030) مواجهیم.سرمایه گذاری در این فناوری با دو رویکرد قابل اجرا است؛ شما می توانید سهام های شرکت های فعال این حوزه را به طور مستقل خریداری کنید یا در صندوق های سرمایه گذاری قابل معامله Defiance Quantum ETF (QTUM) سرمایه گذاری کنید تا از سوددهی شرکت هایی که در حال توسعه و استفاده از محاسبات کوانتومی و سایر فناوری های پیشرفته هستند بهره ببرید. QTUM که در آوریل 2018 راه اندازی شد ، راهی آسان ، کم هزینه و کارآمد برای سرمایه گذاری در این فناوری است.این صندوق شاخص BlueStar Quantum and Machine Learning را دنبال می کند ، که تقریباً 60 سهام در فهرست جهانی را در کل مارکت کپ دنبال می کند. این شاخص شامل مجموعه سهام تعدیل شده از سهام شرکتهایی است که محصولات یا خدمات آنها عمدتا با توسعه محاسبات کوانتومی و فناوری یادگیری ماشین مرتبط است.کلام آخراگرچه ممکن است سالها طول بکشد تا سرمایه گذاری در یک استراتژی کوانتومی شروع به بازدهی کند ، اما درک نکردن تأثیر آینده محاسبات کوانتومی در صنعت در بهترین حالت یک فرصت از دست رفته و در بدترین حالت یک اشتباه جبران ناپذیر است. شرکت هایی که امروز در حاشیه هستند و تصور می کنند بتوانند بعدها در موقعیتی مناسب تر وارد شوند، در آینده ای نزدیک خود را بازنده می بینند و با اختلافی قابل توجه از بازی عقب خواهند ماند.در حالی که محاسبات کوانتومی هنوز در بین شرکت ها، سرمایه گذاران و جامعه رایج نیست ، تلاش برای استفاده از پتانسیل آن ادامه دارد و پیشرفت مداوم آن در حال کاهش فاصله بین آزمایشگاه های تحقیقاتی و برنامه های کاربردی در دنیای واقعی است، از این رو پیشتازی در آن می تواند بازده چشمگیری در دهه های آینده داشته باشد.منابعNasdaq: Daily Stock Market Overview, Data Updates, Reports Boston Consulting GroupStock Investing Advice | Stock Research