Έχει η Κβαντική Υπολογιστική μια Πρώτη Πραγματική Εφαρμογή στον Κόσμο;

Κβαντική, AI & Φωτονική: Μια Νέα Επανάσταση στην Υπολογιστική

Computing and information technologies are undergoing several technological revolutions at once: the rise of AI, the emergence of quantum computing, and the turn to photonics to overcome the limitations of classic silicon computing.

Μέχρι τώρα, κάθε ένας από αυτούς τους νέους τομείς λειτουργούσε κυρίως σε απομονωμένες σιλουέτες: η εκπαίδευση και ο υπολογισμός AI πραγματοποιούνται σε κλασικά πυριτικά chip, η κβαντική υπολογιστική προσπαθεί να βελτιώσει την τεχνολογία της μέχρι να βρει μια πρακτική χρήση, και η τεχνολογία φωτονικής εξακολουθεί να πειραματίζεται με σχέδια και εφαρμογές.

Ίσως χωρίς έκπληξη, η συγχώνευση αυτών των πεδίων μπορεί να δημιουργήσει νέες δυνατότητες. Φαίνεται ότι η κβαντική υπολογιστική μπορεί να έχει βρει μια πρακτική περίπτωση χρήσης, και δεν θα χρειαστεί ακόμη περαιτέρω βελτίωση για να είναι χρήσιμη.

Ερευνητές του Κέντρου Βιέννης για την Κβαντική Επιστήμη και Τεχνολογία (VCQ) (Αυστρία), του Politecnico di Milano (Ιταλία), του Consiglio Nazionale delle Ricerche (IFN-CNR) (Ιταλία) και της εταιρείας Quantinuum (Ηνωμένο Βασίλειο) διαπίστωσαν ότι οι υπάρχουσες κβαντικές υπολογιστές μπορούν να υπερέχουν έναν κλασικό υπολογιστή στην εκπαίδευση AI, χρησιμοποιώντας έναν φωτονικό επεξεργαστή.

Δημοσίευσαν τα αποτελέσματά τους στο Nature Photonics¹, υπό τον τίτλο “Experimental quantum-enhanced kernel-based machine learning on a photonic processor”.

Γιατί η Εκπαίδευση AI και η Κβαντική Υπολογιστική Αντιμετωπίζουν Όρια

Οι Εκρηκτικές Δαπάνες και οι Απαιτήσεις Ενέργειας της Εκπαίδευσης AI

Recently, AI technology has made tremendous progress. This was however achieved only through the use of mind-boggling amounts of computing power, consuming tens of billions of dollars in chips and electricity.

Φυσικά, μπορεί να γίνει κάποια πρόοδος στην αποδοτικότητα, όπως δείχνει η DeepSeek AI που εκπαιδεύτηκε με εξαιρετικά χαμηλό κόστος τόσο σε υπολογιστική ισχύ όσο και σε χρήματα, ξεπερνώντας τους δυτικούς ανταγωνιστές της κατά μια τάξη μεγέθους. Ωστόσο, στο τέλος, η βελτίωση του λογισμικού θα φτάσει μόνο σε ένα σημείο στο να κάνει την εκπαίδευση AI λιγότερο απαιτητική σε υπολογιστική ισχύ και ενέργεια.

Η Κλιμακωσιμότητα και οι Προκλήσεις Θορύβου της Κβαντικής Υπολογιστικής

Meanwhile, Quantum computing is a promising technology, but until now suffering from a fatal flaw. The extremely fragile state of matter needing to be maintained for quantum computing to work means it is both expensive and not very scalable.

Σημαίνει επίσης ότι τα αποτελέσματα που λαμβάνονται είναι «θορυβώδη», με συχνά σφάλματα, καθυστερήσεις και αναξιόπιστα αποτελέσματα.

Εδώ επίσης, καινοτομίες θα μπορούσαν να σημαίνουν είτε ένα δίκτυο μικρότερων κβαντικών υπολογιστών είτε μια νέα αρχιτεκτονική σχεδίασης υλικού, χρησιμοποιώντας μια νέα κατάσταση ύλης που ονομάζεται τοποαγωγοί, επιτρέποντας την κλιμακωσιμότητα, θα μπορούσε να λύσει το πρόβλημα.

Μέχρι να επιβεβαιωθεί, αυτό ωστόσο θέτει υπό αμφισβήτηση τη σημασία της κβαντικής υπολογιστικής, η οποία παραμένει μια τεχνολογία που αναζητά μια πρακτική περίπτωση χρήσης που να έχει οικονομικό νόημα.

Μέθοδοι Kernel Ενισχυμένες με Κβαντική για AI

Πώς τα Κβαντικά Kernels Προσθέτουν Διαστατική Ισχύ στη Μηχανική Μάθηση

Kernel methods are widely used tools in machine learning, and use a mathematical method of adding dimensions to a dataset for better identification of hidden patterns.

Πηγή: MDPI

Αυτό, φυσικά, περιλαμβάνει αρκετά σύνθετα μαθηματικά, τα οποία θα είναι κατανοητά κυρίως από ένα περιορισμένο σύνολο ειδικών που ήδη εργάζονται σε αυτόν τον τομέα. Μπορείτε να δείτε μια οπτική αναπαράσταση του πώς λειτουργεί σε αυτό το βίντεο:

Και τέτοιους σύνθετους υπολογισμούς θα μπορούσαν να ταιριάζουν τέλεια με τις μοναδικές δυνατότητες των κβαντικών υπολογιστών.

Οι Φωτονικοί Επεξεργαστές Συναντούν τα Κβαντικά Kernels για AI

An integrated photonic processor, created via femtosecond laser writing on a borosilicate glass substrate, was used for this experiment to encode the data into a state that can be treated by a quantum computer.

Πηγή: Nature Photonics

Με αυτόν τον τρόπο, τα kernels που παρουσίαζαν κβαντική παρεμβολή χρησιμοποιήθηκαν για τον υπολογισμό και συγκρίθηκαν με τις κλασικές μεθόδους.

Πηγή: Nature Photonics

Πειραματικά Αποτελέσματα: Κβαντικά vs. Κλασικά Kernels

The scientists tested four different dataset sizes, ranging from 40 to 100 data points, where the quantum kernel (in blue) was compared to the classical kernel (in orange).

Πηγή: Nature Photonics

Και στα δύο πειράματα, το κβαντικό kernel απέδωσε καλύτερα από το κλασικό υπολογιστικό.

“Βρήκαμε ότι για συγκεκριμένες εργασίες ο αλγόριθμος μας κάνει λιγότερα σφάλματα από το κλασικό του αντίστοιχο.”

Philip Walther – Καθηγητής στο Πανεπιστήμιο της Βιέννης.

Επόμενα Βήματα προς την Πραγματική Εκπαίδευση Κβαντικής AI

Μετάβαση από Demo σε Παραγωγή: Εκπαίδευση Κβαντικής AI

This experiment demonstrated that quantum computers, which exist today, can outperform classical computers in tasks commonly used in neural network training.

Αυτό είναι σημαντικό επειδή μέχρι τώρα θεωρούνταν ότι μόνο ένας πιο αξιόπιστος κβαντικός υπολογιστής θα μπορούσε ποτέ να χρησιμοποιηθεί για τέτοιου είδους εφαρμογή. Τώρα που αποδείχθηκε πειραματικά ότι αυτό δεν ισχύει, το επόμενο βήμα θα είναι να γίνει ακόμη και μια περιορισμένη εκτέλεση πραγματικής εκπαίδευσης AI με αυτήν την τεχνολογία.

Για αυτό, θα μπορούσαν να σχεδιαστούν νέοι αλγόριθμοι εμπνευσμένοι από κβαντικές αρχιτεκτονικές, επιτυγχάνοντας καλύτερες επιδόσεις.

“Αυτό υποδηλώνει ότι οι υπάρχουσες κβαντικές υπολογιστές μπορούν να δείξουν καλές επιδόσεις χωρίς απαραίτητα να ξεπεράσουν την τεχνολογία αιχμής” Zhenghao Yin – Μεταπτυχιακός φοιτητής στο Πανεπιστήμιο της Βιέννης.

Πώς η Κβαντική-Φωτονική Μειώνει την Κατανάλωση Ενέργειας της AI

Photonics platforms can perform the same or a superior computing output with a much lower energy consumption. As energy is increasingly becoming the bottleneck of the AI industry, more than computing capacity or innovations, this could make the use of quantum-photonic computer discovery especially important.

“Αυτό θα μπορούσε να αποδειχθεί κρίσιμο στο μέλλον, δεδομένου ότι οι αλγόριθμοι μηχανικής μάθησης γίνονται μη εφικτοί λόγω των υπερβολικά υψηλών ενεργειακών απαιτήσεων”. Iris Agresti – Μεταπτυχιακή φοιτήτρια στο Πανεπιστήμιο της Βιέννης.

 Trapped-Ion vs. Υπεραγωγική Κβαντική Τεχνολογία: Τι Ακολουθεί;

It could have important consequences for the direction of the quantum computing industry.

Μέχρι τώρα, ο τομέας διαιρείται μεταξύ της τεχνολογίας trapped-ion, με υψηλή αξιοπιστία αλλά χαμηλή χωρητικότητα κβαντικού υπολογισμού (qubit) ανά συσκευή, και πιο σύνθετων σχεδίων που βασίζονται στην υπεραγωγικότητα, μέχρι τώρα πολύ θορυβώδεις, αλλά που είναι επίσης πιο πιθανό να κλιμακωθούν τελικά σε μεγάλο όγκο qubits.

Η έρευνα πραγματοποιήθηκε σε πολύ στενή συνεργασία με την Quantinuum, με 4 από τους 12 επιστήμονες του άρθρου να εργάζονται σε αυτήν την εταιρεία. Ως ειδικός στην τεχνολογία trapped-ion, είναι λογικό για την Quantinuum να αναζητήσει μια κατάσταση όπου ο χαμηλός αριθμός qubits των υπολογιστών της μπορεί ήδη να εκτελέσει μια σχετική επιχειρηματική περίπτωση.

Αν αυτό αποδειχθεί αληθές, θα μπορούσε η εταιρεία να γίνει κύριος προμηθευτής υπολογιστικής χωρητικότητας για τη βιομηχανία AI, ίσως μιμούμενη τουλάχιστον ένα μέρος των επιτευγμάτων της Nvidia’s (NVDA ) .

Επένδυση στην Κβαντική Υπολογιστική

Honeywell / Quantinuum

Η Quantinuum είναι το αποτέλεσμα της συγχώνευσης των Honeywell Quantum Solutions και Cambridge Quantum.

Η Honeywell παραμένει ο πλειοψηφικός μέτοχος της εταιρείας (πιθανώς 52% ιδιοκτησίας) μετά από μια σειρά χρηματοδότησης που την αποτίμησε στα 5 δισεκατομμύρια δολάρια. Ο ιδρυτής Ilyas Khan αναφέρεται ότι κατέχει περίπου το 20% της εταιρείας. Άλλοι μέτοχοι περιλαμβάνουν τις JSR Corporation, Mitsui, Amgen (AMGN ), IBM και JP Morgan.

Μια πιθανή IPO της Quantinuum στο μέλλον, ενδεχομένως ως μέρος μιας μεγαλύτερης εταιρικής αναδιάρθρωσης, εκτιμάται ότι θα αξίζει έως και 20 δισεκατομμύρια δολάρια και θα μπορούσε να πραγματοποιηθεί μεταξύ 2026 και 2027.

Η κβαντική υπολογιστική δεν αποτελεί το κεντρικό μέρος της επιχείρησης της Honeywell, η οποία εστιάζει περισσότερο σε προϊόντα αεροδιαστημικής, αυτοματισμού και ειδικών χημικών & υλικών.

Κάθε ένας από αυτούς τους τομείς θα μπορούσε, ωστόσο, να ωφεληθεί από την κβαντική υπολογιστική, ιδιαίτερα η υπολογιστική χημεία και η κβαντική κυβερνοασφάλεια, ενδεχομένως δίνοντας στην Honeywell πλεονέκτημα έναντι των ανταγωνιστών της.

Το κύριο μοντέλο της εταιρείας προς το παρόν είναι το H2, ένα chip trapped-ion με 56 qubits, με πιστότητα πύλης δύο qubits 99,895%.

Η εταιρεία έχει επιδιώξει υψηλής ποιότητας υπολογισμούς με πολύ λίγα σφάλματα, περισσότερο από το να προσθέτει όσο το δυνατόν περισσότερα qubits, δημιουργώντας μια λεγόμενη «ανοχή σφαλμάτων κβαντικής υπολογιστικής».

Αυτή η προσέγγιση χαρακτηρίζεται από την εταιρεία ως «Καλύτερα qubits, καλύτερα αποτελέσματα», με παρόμοιο αριθμό qubits να επιτυγχάνει 100-1.000 φορές πιο αξιόπιστα αποτελέσματα.

Πηγή: Quantinuum

Αυτό ιδιαίτερα θα μπορούσε να κάνει τη διαφορά στην επείγουσα ανάγκη για κβαντικά ανθεκτική κρυπτογραφία, με την αμυντική εταιρεία Thales (HO.PA -0.96%) να συνεργάζεται ήδη με την Quantinuum καθώς και με τις διεθνείς τράπεζες HSBC και JP Morgan.

Η Quantinuum προσφέρει επίσης την ιδιόκτητη κβαντική υπολογιστική χημεία InQuanto, χρήσιμη για φαρμακευτικές, επιστήμες υλικών, χημικές, ενεργειακές και αεροδιαστημικές εφαρμογές.

Όπως πολλές άλλες εταιρείες κβαντικής υπολογιστικής, η Quantinuum προσφέρει το Helios, μια «υποδομή-ως-υπηρεσία», επιτρέποντας στους χρήστες να ωφεληθούν από την κβαντική υπολογιστική χωρίς να χρειάζεται να αντιμετωπίσουν την πολυπλοκότητα της λειτουργίας του συστήματος.

Η Quantinuum υπέγραψε τον Νοέμβριο του 2024 μια συνεργασία με τη γερμανική Infineon, τον μεγαλύτερο κατασκευαστή ημιαγωγών στην Ευρώπη. Η Infineon θα φέρει την ενσωματωμένη φωτονική και την τεχνολογία ελέγχου ηλεκτρονικών για να βοηθήσει στη δημιουργία της επόμενης γενιάς κβαντικών υπολογιστών trapped-ion.

Καθώς οι ενσωματωμένες φωτονικές προσεγγίζουν τις πρακτικές περιπτώσεις χρήσης, γίνεται πλέον σαφές πόσο σημαντική θα είναι αυτή η συνεργασία για το μέλλον της Quantinuum. Σε αυτό το σημείο, φαίνεται ότι το επόμενο βήμα για την εταιρεία θα είναι η κυκλοφορία του πρώτου στον κόσμο chip φωτονικής-κβαντικής εστιασμένο στην AI.

Στους επόμενους μήνες, η Quantinuum θα μοιραστεί αποτελέσματα από τις τρέχουσες συνεργασίες, παρουσιάζοντας το πρωτοποριακό δυναμικό των κβαντικών προόδων στην Γενετική AI.

Η καινοτόμος δυνατότητα Gen QAI θα ενισχύσει και θα επιταχύνει τη χρήση Μεταλλικών Οργανικών Πλαισίων για τη χορήγηση φαρμάκων, ανοίγοντας το δρόμο για πιο αποδοτικές και εξατομικευμένες επιλογές θεραπείας, με λεπτομέρειες που θα αποκαλυφθούν κατά την κυκλοφορία του Helios.

Quantinuum Announces Generative Quantum AI Breakthrough with Massive Commercial Potential

Η ανακοίνωση σε αυτήν την δημοσίευση αποτελεί μέρος μιας σειράς ειδήσεων σχετικών με την ταχεία πρόοδο της σύνδεσης AI-κβαντικής υπολογιστικής που πραγματοποιήθηκε στη Quantinuum.

Περισσότερες τρέχουσες περιπτώσεις χρήσης θα μπορούσαν να ενισχύσουν σημαντικά την μελλοντική αξία της εταιρείας, και επομένως, το μερίδιο της Honeywell σε αυτήν και το πιθανό κέρδος που θα μπορούσαν να αποκομίσουν οι επενδυτές.

Τελευταία Νέα και Ανάπτυξη Μετοχών Honeywell / Quantinuum (HON)

Μελέτη Αναφορά

^{1. Yin, Z., Agresti, I., de Felice, G. et al. Experimental quantum-enhanced kernel-based machine learning on a photonic processor. Nature Photonics. (2025). https://doi.org/10.1038/s41566-025-01682-5}