Hatalmas gazdasági fordulat közeleg a világban: Magyarország is durván meggazdagodhat, ha még időben lép

A kvantumszámítógépek hosszú ideig a tudományos-fantasztikus irodalom és a kutatólaboratóriumok világához tartoztak. Az elmúlt évek fejlesztései azonban azt mutatják, hogy a technológia egyre gyorsabb ütemben közelít a gyakorlati alkalmazhatóság felé.

Míg korábban a kvantummechanika fogalmai – mint a szuperpozíció vagy az összefonódás – elsősorban fizikusok szűk körének jelentettek izgalmas kutatási területet, ma már pénzügyi intézmények, logisztikai vállalatok, gyógyszeripari szereplők és kormányzati szervezetek készülnek a kvantumkorszakra.

A Magyar Közgazdász Társaság egy nemrég tartott rendezvényén a kvantumtechnológia gazdasági jelentőségéről, várható alkalmazási területeiről és a vállalatok előtt álló kihívásokról beszélgettek a szakértők.

Mint a beszélgetés elején elmondták: a klasszikus számítógépek fejlődése az elmúlt évtizedekben rendkívüli eredményeket hozott, ám bizonyos problémák esetében már ma is olyan számítási korlátokba ütközünk, amelyeket a hagyományos rendszerek csak rendkívül nagy erőforrás-ráfordítással tudnak kezelni.

A kvantumszámítógépek alapja a bit helyett a kubit. Míg egy klasszikus bit kizárólag 0 vagy 1 állapotot vehet fel, addig a kubit a kvantummechanika törvényeinek megfelelően egyszerre több lehetséges állapot kombinációját is reprezentálhatja. Ez a tulajdonság lehetővé teszi, hogy bizonyos problémák esetében a kvantumrendszerek nagyságrendekkel hatékonyabban dolgozzanak fel információt.

A szakértők szerint a kvantumszámítástechnika lényegét nem elsősorban a fizikából ismert fogalmak megértésén keresztül érdemes megközelíteni, hanem azon keresztül, hogy milyen típusú problémák esetében nyithat teljesen új lehetőségeket. A cél ugyanis nem a klasszikus számítógépek leváltása, hanem olyan feladatok megoldása, amelyek ma rendkívül nehezen vagy csak közelítő módszerekkel kezelhetők.

A pénzügyi szektor lehet az egyik nagy nyertes

A rendezvényen bemutatott egyik alkalmazási terület a portfólióoptimalizáció volt. A befektetési döntések során a befektetők folyamatosan azt keresik, miként érhetik el a lehető legmagasabb hozamot adott kockázati szint mellett.

A hagyományos optimalizációs modellek már ma is rendkívül fejlettek, ugyanakkor a probléma komplexitása gyorsan növekszik, ahogy egyre több befektetési eszközt, piaci összefüggést és kockázati tényezőt kell figyelembe venni.

A bemutatott kvantumalgoritmusok egyik sajátossága, hogy a problémát gráfokká alakítják át, majd ezen a reprezentáción hajtanak végre kvantumos műveleteket. A jelenlegi rendszerek még úgynevezett hibrid megoldásokként működnek: a számítás egy része klasszikus számítógépen fut, míg bizonyos részfeladatokat kvantumszámítógépek végeznek el.

A szakértők hangsúlyozták, hogy jelenleg még vita tárgya, mikor érkezik el az a pont, amikor a kvantumos megoldások bizonyíthatóan felülmúlják a klasszikus algoritmusokat. Ugyanakkor a világ legnagyobb pénzügyi szereplői már most jelentős erőforrásokat fordítanak a technológia kutatására. Ez arra utal, hogy a szektor komoly lehetőséget lát a kvantumalapú optimalizációban.

Logisztika: egyetlen százalék is versenyelőnyt jelenthet

A logisztikai rendszerek optimalizálása szintén olyan terület, ahol a kvantumszámítógépek jelentős előnyt hozhatnak.

Az ellátási láncok működésében számtalan változót kell figyelembe venni: a szállítási költségeket, a raktárkapacitásokat, az útvonalakat, a keresletet és a rendelkezésre álló erőforrásokat. Már egy viszonylag egyszerű ellátási lánc esetében is rendkívül nagy számú lehetséges megoldás létezik.

A konferencián bemutatott példában a beszállítók, raktárak és végfelhasználók közötti optimális szállítási útvonal meghatározása történt kvantumalgoritmus segítségével. A szakértők szerint a kvantumtechnológia különösen ott lehet értékes, ahol a klasszikus rendszerek már csak közelítő eredményeket tudnak szolgáltatni.

A versenyelőny akár minimális javulásból is származhat. Egy nagy logisztikai vállalat esetében például már az is jelentős megtakarítást eredményezhet, ha ugyanazzal a járműparkkal valamivel több szállítási feladatot tud elvégezni vagy hatékonyabb útvonalakat képes kialakítani.

Nem véletlen, hogy olyan nemzetközi vállalatok, mint a Volkswagen vagy a DHL már jelenleg is kvantumtechnológiai pilotprojektekben vesznek részt, és néhány éven belül gyakorlati eredményeket várnak ezektől a fejlesztésektől.

A telekommunikáció következő nagy ugrása

A kvantumalgoritmusok alkalmazhatóságát egy telekommunikációs példa is szemléltette. A mobilhálózatok működtetése során kulcsfontosságú feladat a frekvenciák kiosztása. Az egymáshoz közel elhelyezkedő adótornyok esetében ugyanis kerülni kell az interferenciát, vagyis azt, hogy azonos frekvencián működve zavarják egymást.

A probléma első látásra egyszerűnek tűnhet, valójában azonban egy összetett optimalizációs feladatról van szó, amelyet gráfelméleti módszerekkel lehet leírni. A kvantumszámítógépek ezen a területen is ígéretes megoldásokat kínálhatnak, különösen a jövő egyre komplexebb kommunikációs hálózatai esetében.

Itt jöhetnek a legnagyobb áttörések

A szakértők szerint vannak olyan területek, ahol a kvantumszámítástechnika hatása még a pénzügyi vagy logisztikai alkalmazásoknál is jelentősebb lehet. Ilyen a gyógyszerfejlesztés és az anyagtudomány.

A molekulák viselkedésének modellezése rendkívül számításigényes feladat. Nagyobb rendszerek esetében még a legerősebb szuperszámítógépek is korlátozott pontossággal képesek dolgozni. Emiatt a kutatók gyakran kompromisszumokra kényszerülnek a modellek részletessége és a számítási idő között.

A kvantumszámítógépek természetes módon képesek kvantummechanikai rendszerek modellezésére, ezért sok kutató úgy véli, hogy ezen a területen várhatók a legjelentősebb áttörések.

A potenciális gazdasági hatás óriási. Egy-egy új gyógyszer vagy innovatív anyag fejlesztésének felgyorsítása több tízmillió dolláros megtakarítást eredményezhet, miközben jelentősen csökkentheti a kutatás-fejlesztés kockázatait is.

A kvantumtechnológia árnyoldala: veszélyben a mai titkosítás

A konferencia egyik legfontosabb témája a kiberbiztonság volt. A jelenlegi internetes kommunikáció alapját jelentő titkosítási eljárások jelentős része olyan matematikai problémákra épül, amelyeket a klasszikus számítógépek gyakorlatilag nem tudnak ésszerű idő alatt megoldani. A kvantumszámítógépek azonban bizonyos algoritmusok segítségével képesek lehetnek ezek feltörésére.

A nagy technológiai vállalatok már most dolgoznak a védekezési stratégiákon. A cél, hogy mire a kvantumszámítógépek valódi veszélyt jelentenek, addigra az informatikai rendszerek felkészüljenek az új korszakra.

Nemzetközi verseny a kvantumfölényért

A kvantumtechnológia fejlesztése ma már nem csupán tudományos vagy üzleti kérdés, hanem geopolitikai jelentőségű terület is. Az Egyesült Államok, Kína és az Európai Unió egyaránt stratégiai fontosságúnak tekinti a kvantumtechnológiát. A fejlesztésekbe világszerte több tízmilliárd dollárnyi tőke áramlott, és a verseny egyre intenzívebb.

A szakértők párhuzamot vontak az egykori űrverseny és a jelenlegi kvantumverseny között. Ahogy a múltban az elsőként célba érők jelentős stratégiai előnyre tettek szert, úgy a kvantumtechnológia területén is komoly gazdasági és nemzetbiztonsági előnyökkel járhat az élen járni.

Magyarország előtt is nyitva áll a lehetőség

Az előadás egyik optimista üzenete az volt, hogy a kvantumtechnológia még mindig olyan fejlődési szakaszban van, ahol új szereplők is bekapcsolódhatnak a nemzetközi versenybe.

A szakértők szerint a mostani helyzet több szempontból hasonlít az internet vagy a mesterséges intelligencia korai időszakára. Még nem dőlt el véglegesen, mely hardveres megoldások és algoritmusok lesznek a befutók, ezért a kutatás-fejlesztésben és az alkalmazások kialakításában jelentős mozgástér áll rendelkezésre.

Magyarország számára ez lehetőséget jelent arra, hogy ne pusztán követője, hanem bizonyos területeken alakítója legyen a technológiai fejlődésnek.

Felkészülni most kell

A beszélgetés záró gondolata szerint a kvantumszámítógépek gazdasági jelentősége már ma is kézzelfogható, még akkor is, ha a teljes áttörésre várni kell néhány évet.

A vállalatok számára a legfontosabb feladat jelenleg nem a kvantumszámítógépek beszerzése, hanem a felkészülés: az adatvagyon rendezése, az optimalizációs problémák azonosítása, a posztkvantum biztonsági stratégiák kidolgozása és a technológia fejlődésének nyomon követése.

A kvantumkorszak nem egyik napról a másikra érkezik meg. Amikor azonban eljön, azok a szervezetek kerülhetnek előnybe, amelyek időben elkezdték a felkészülést. A Magyar Közgazdász Társaság rendezvényének egyik legfontosabb üzenete éppen ez volt: a kvantumtechnológia már nem a távoli jövő kérdése, hanem a következő évtized egyik meghatározó gazdasági és technológiai kihívása.