Com la informàtica quàntica transformarà les TI governamentals


El govern dels EUA està fent grans inversions en tecnologia quàntica. El 2020, el Departament d’Energia va invertir 625 milions de dòlars en centres de recerca multidisciplinaris en ciències de la informació quàntica en suport de la Iniciativa Nacional Quàntica. L’administració de Biden està donant suport a una legislació que gastaria més de 100.000 milions de dòlars per avançar tecnologies emergentsinclosa la informàtica quàntica.

Hi ha una bona raó per a aquestes inversions. El Centre Nacional de Contraintel·ligència i Seguretat ha identificat la informàtica quàntica com un dels sectors tecnològics estratègics en què els EUA s’enfronten a reptes creixents d’una llista creixent de països. Tots estan en una carrera pel lideratge a causa dels beneficis militars i econòmics que prometen aquestes tecnologies, així com dels riscos de ciberseguretat que suposa el quàntic.

El desenvolupament i la comercialització quàntics ja estan en marxa, i les inversions creixents i la col·laboració intensa entre governs, empreses privades i institucions acadèmiques ja estan donant resultats significatius. Les implicacions d’aquesta nova tecnologia són profundes per a tots els sectors públics i governamentals. El govern i la indústria reconeixen que la informàtica quàntica ja no és una tecnologia teòrica basada en el laboratori, sinó que proporciona un valor comercial útil. avuifins i tot abans de l'”avantatge quàntic”.

Fonaments quàntics

Els ordinadors quàntics resolen problemes de manera diferent que els ordinadors clàssics. Aprofiten les propietats dels estats quàntics com ara la superposició, l’entrellat i la interferència per simular escenaris del món real en un espai n-dimensional. També realitzen càlculs amb una major capacitat de dades, una major precisió dels resultats i la promesa de velocitats de processament més ràpides.

On la informàtica clàssica només proporciona una “millor” resposta, els ordinadors quàntics donen múltiples resultats diversos. Per als governs, això significa la capacitat d’abordar els seus problemes més complexos definint l’impacte entre diferents escenaris i escollint la solució millor optimitzada per a cada situació. Ser capaç de resoldre problemes complexos amb millors resultats en una fracció del temps i amb una fracció dels recursos ofereix immenses oportunitats als països que poden aprofitar el poder de la computació quàntica. Tanmateix, no us equivoqueu, la informàtica quàntica no eliminarà la necessitat de la informàtica clàssica. De fet, el model híbrid de resolució de problemes tant amb enfocaments quàntics com clàssics donarà millors respostes en determinats casos d’ús que les que qualsevol tecnologia informàtica podria fer per si mateixa.

La informàtica quàntica és un paradigma completament diferent tant per al maquinari com per al programari. El desenvolupament de programes quàntics utilitzant els SDK actuals requereix una experiència quàntica important i llargs períodes de temps per crear el programa, els algorismes i la codificació de baix nivell necessaris perquè el programari funcioni amb una única plataforma de maquinari. Això vol dir que només una petita força de treball d’elit té les habilitats per aprofitar els ordinadors quàntics, de manera que el govern amb la força de treball més desenvolupada i les tecnologies més orientades a l’usuari final dominarà finalment el camp de la informàtica quàntica. Per superar les limitacions de la força de treball i democratitzar l’accés a aquests potents sistemes, les empreses de programari estan desenvolupant ara programari quàntic llest per a executar que els experts en la matèria sense experiència quàntica poden utilitzar ara mateix.

Seguretat cibernètica: La carrera espacial quàntica

Actualment, els EUA i altres governs es basen en tècniques de xifratge asimètric de dues claus basades en matemàtiques. Aquests codis són gairebé impossibles de trencar amb els ordinadors clàssics, però els ordinadors quàntics seran capaços de trencar-los de manera ràpida i senzilla, a causa de la seva velocitat de factorització i la seva capacitat de cercar ràpidament a través de dades no ordenades. Això posa en perill els secrets més crítics de la nació i, de fet, totes les infraestructures digitals. L’única manera d’avançar-se al problema és aprofitant la mateixa potent tecnologia quàntica per desenvolupar noves solucions de ciberseguretat.

La majoria de països ja estan treballant per crear capacitats de desxifrat quàntic que descobriran les dades més sensibles dels seus adversaris. El govern dels EUA classifica qualsevol informació de seguretat nacional que amenaci la nació o els seus aliats durant 25 anys o més. Si el desxifrat quàntic ajuda els nostres adversaris a accedir a la nostra informació més sensible, podria tenir un impacte devastador en la seguretat nacional.

Les agències d’intel·ligència i defensa dels EUA estan invertint amb ganes en tecnologies quàntiques mentre busquen que el govern dels EUA sigui més segur i més protegit contra les amenaces a les operacions i la seguretat. Per exemple, la tecnologia quàntica permetrà el moviment optimitzat de les tropes per a necessitats globals programades i sota demanda, així com un radar quàntic indetectable i que no s’exposa a atacs.

Optimització

La informàtica quàntica és ideal per a problemes d’optimització complexos relacionats amb el govern. Aquests inclouen la creació de rutes i horaris optimitzats per a màquines llevaneus, recollida d’escombraries, resposta a emergències i transport públic. La informàtica quàntica també pot permetre operacions importants, com ara ajudar l’Agència Federal de Gestió d’Emergències a assignar de manera eficient els recursos d’emergència a les comunitats afectades després d’un desastre natural o fins i tot predir amb més certesa on es produirà un desastre per prevenir-ne els efectes en lloc de respondre de manera reactiva als ells.

S’espera que la informàtica quàntica tingui un gran impacte en moltes disciplines científiques, com ara:

  • R+D de fàrmacs i assaigs clínics. El desenvolupament de nous fàrmacs ja està en marxa utilitzant intel·ligència artificial i simulacions per ordinador que poden visualitzar i predir amb precisió els efectes sobre els pacients. Quan es combinen amb la informàtica quàntica, el desenvolupament i els assaigs clínics poden ser més ràpids i econòmics sense necessitat assaigs amb voluntaris humans.
  • Recerca ambiental i CO2 c S’espera que la capacitat de la informàtica quàntica per simular reaccions químiques superen el dels superordinadors. Això avançarà en la investigació tant en el segrest de carboni (eliminació de diòxid de carboni de l’atmosfera) com en la captura directa d’aire (captura de diòxid de carboni a l’aire per eliminar-lo o produir combustible neutre en carboni).

Conclusió

Els Estats Units no poden permetre’s el luxe de quedar-se enrere dels seus socis i adversaris en l’exploració de noves tecnologies que tenen implicacions generalitzades per a les operacions governamentals. Però el desenvolupament tecnològic per si sol no serà suficient per aprofitar les noves capacitats ni superar la seva amenaça. La nació ha de garantir que desenvolupa una força de treball capaç d’afrontar aquests nous reptes. A més, aquestes noves tecnologies s’han d’adoptar i integrar a les operacions governamentals amb molta més rapidesa. El sector comercial no està esperant que la informàtica quàntica arribi a avantatge, però el govern encara la considera més un esforç de recerca curiós que una tecnologia que hauria de començar a implementar-se.

La intel·ligència artificial ha existit des de fa dècades, però només s’ha vist implementada pel govern durant els darrers 10 anys a causa de l’explosió de dades i de les capacitats informàtiques avançades. Si adoptem aquesta mateixa actitud de “esperar i veure” amb la informàtica quàntica, em temo que no sabrem que hem perdut la carrera cap al quàntic fins que sigui massa tard. La inversió recent del govern en tecnologies quàntiques és un bon començament, però hem d’animar les agències executives a iniciar el seu camí cap al quàntic avui. Aquest no és un moment en què podem adoptar l’actitud de “ser el primer en ser el segon”. Hem de ser els primers i mantenir-nos en aquesta posició.