IBM过去的“未来五年五大创新趋势”预测 — 现在兑现情况如何

基于格的加密技术是 IBM 量子安全策略的重要组成部分。格加密技术将数据隐藏在称为格的复杂代数结构中。解决这些数学问题的难度对密码学家来说非常有用,因为即使量子计算机强大到能够破解当今某些类型的加密技术,他们也可以利用这种难解性来保护信息。美国国家标准与技术研究所 (NIST,The National Institute of Standards and Technology) 的量子安全密码标准最新候选名单就包括一些基于格的加密技术,例如 CRYSTALS。

基于格的加密技术还是称为完全同态加密 Fully Homomorphic Encryption (FHE) 的另一种加密技术的基础,该技术可以对数据执行计算,但不会看到敏感数据或将其暴露给黑客。2020 年 7 月,IBM 研究院发布了适用于 Mac、iOS 和 Linux 的新 FHE 工具包,将 FHE 引入到了面向 IBM Z 和 x86 架构的多个 Linux 版本中。今年早些时候,IBM 还与巴西的布拉德斯科银行 (Banco Bradesco SA)联合进行了一项试验,由该公司对数据进行了同态加密,结果发现,在没有加密的情况下,也可以运行同样准确的预测,而且性能还不错。因此,银行和保险公司等诸多企业可以安全地将运行预测的任务外包给不受信任的环境,而不必担心敏感数据泄露的风险。

量子计算已然成型

我们在 2018 年 所做的另一项预测是,未来五年内量子计算的影响将扩散到研究实验室之外,受到新型专业人士和开发人员的广泛使用,致力于攻克一度被认为无法解决的难题。

同年,IBM 研究人员还利用浅量子电路证明了量子计算机在解决某些数学问题上比经典计算机具有优势。我们扩大了 IBM Q Network 的全球学术和商业影响力,宣布与葡萄牙米尼奥大学(Portugal’s Minho University)建立学术合作关系,并将在美国北卡罗来纳州立大学(North Carolina State University)、德国慕尼黑联邦国防军大学(Bundewsehr University-Munich)和法国蒙彼利埃大学(the University of Montpellier)建立 IBM Q 中心,以及宣布日本庆应义塾大学(Japan’s Keio University) IBM Q 中心的首批行业成员:JSR、三菱日联金融集团 (MUFG,Mitsubishi UFJ Financial Group)、瑞穗金融集团(Mizuho Financial Group)和三菱化学株式会社(Mitsubishi Chemical)。

此外,IBM Quantum 在硬件和软件堆栈上也取得了重大进展,第四代 20 量子位设备的平均精度比上一个版本提高了一倍,并发布了新的 Qiskit 元素:用于化学的 Aqua 和用于模拟的 Aer。次年,IBM 推出了全球首个量子计算集成系统 IBM Q System One。该采用客户端部署的高级 IBM Q System One 首次使超导量子计算机能够在研究实验室的范围之外运行。

2020 年 7 月,IBM Quantum 通过 Qiskit Optimization 模块向无摩擦量子开发体验迈进。该模块支持使用 IBM Decision Optimization CPLEX 建模工具 DOcplex 轻松高效地对优化问题进行建模。新模块让程序员看到了广阔的应用市场,一旦量子系统达到所需的供应规模,量子优化就可能对未来产生巨大影响。

图:IBM 量子技术扩展蓝图一览,期待摆脱当前嘈杂的小型设备,顺利步入百万级以上量子位设备时代

这样的未来可能并不遥远。在 2020 年的 IBM 量子峰会上,IBM 公布了其量子技术路线图,为我们展示了具有量子优势的未来大型全栈量子计算系统。IBM 科学家目前正在开发一套正在不断提升的高性能量子计算系统,目标是在2023年底推出采用具有 1,000 多个量子位,名为 IBM Quantum Condor的量子处理器。这样清晰的量子优势愿景预计可以在未来的十年内得以实现。

一种全新塑料回收工艺有望实现商业化

IBM在2019年曾预测,在未来五年内,Volcat等塑料回收技术将在全球范围内得到广泛采用,以应对全球塑料垃圾问题。Volcat是IBM研究院使用挥发性催化剂研发的一种选择性消化技术。举例来说,该技术得到广泛应用后,消费者在杂货店购买一瓶苏打水或一盒草莓后再也不必担心塑料包装问题,因为他们知道这些塑料包装会被重新利用并回归货架,而不是流入海洋。

使用IBM研究院的VolCat化学回收工艺,可以将该绿色、消费后废弃物转化为纯PET单体,即世界上最常用的塑料聚合物。

今年,IBM研究院计划启动下一阶段工作,推动创新型VolCat塑料回收工艺实现商业化。VolCat使用一种良性的有机催化剂,可以选择性地将最常见的家用塑料——聚对苯二甲酸乙二酯(PET)——分解为单体成分。提纯后的单体可以很容易地重新聚合成新的PET。

IBM研究院计划与行业合作伙伴共同设计、建造和运营一家试点工厂,用以验证VolCat工艺的可扩展性和经济性。如果试点成功,这项工艺将被推广到全球各地的制造工厂。目前,试点工作面临的最大挑战是将IBM的千克级研发流程应用于更大规模的操作环境中。这需要确保VolCat能够连续且经济高效地处理大量含有各类杂质的塑料废物。这项技术如果成功,制造商将可利用分解后产生的单体制造塑料、纤维或薄膜,无需再使用石油化工物质来制造新的塑料。(作者:Jeff Welser,IBM 研究院探索科学副总裁)

（编辑：应用网_阳江站长网）

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