Czy technologia kwantowa przyniesie przełom w bankowości

„Od bankowości elektronicznej do splątania kwantowego – jak technologia kwantowa wpłynie na przyszłość finansów?” to tytuł dyskusji, która odbyła się w ramach tegorocznego Europejskiego Kongresu Finansowego w Sopocie.

Bankowość przeżyła w ostatnich dekadach trzy duże transformacje. Na początku lat 90. XX w. transformacja gospodarcza stworzyła współczesny sektor bankowy w takiej formule, w jakiej go znamy. Kolejna przemiana miała miejsce ponad 20 lat temu, kiedy w pierwszej dekadzie XXI w. zaczęła się pojawiać bankowość internetowa oraz mobilna. Internet, a następnie aplikacje, umożliwiły dostęp do usług bankowych z dowolnego miejsca i o różnej porze. Trzecia transformacja, która nadal trwa, to bankowość oparta na dużych danych – czas, w którym banki stały się organizacjami napędzanymi przez dane. Czy kolejny przełom przyniesie technologia kwantowa?

– Patrząc na to, jakie potrzeby ma m.in. sztuczna inteligencja, która przestała być postrzegana tylko jako krótki hype, i patrząc na potrzeby, jeżeli chodzi o moce obliczeniowe, zaczęliśmy zastanawiać się nad tym, co mechanika kwantowa i komputery kwantowe mogą wnieść do naszego sektora – mówił Grzegorz Paskudzki, dyrektor działu doradztwa biznesowego Asseco Poland, moderujący dyskusję. – Jeżeli obietnice, które składają nam wielkie firmy typu Google i IBM, są prawdziwe, w okolicach 2030 r. komputery kwantowe zaczną być faktycznie i w rozsądny sposób wykorzystywane również w sektorze bankowym. To jest dobry moment, żebyśmy zaczęli się przygotowywać do tego, co może nas czekać – ocenił.

Układ na razie niedoskonały

Czym są potencjalne przewagi komputera kwantowego, jak on działa i czym jest kubit, wyjaśniał prof. Andrzej Dragan, fizyk teoretyk i popularyzator nauki z Uniwersytetu Warszawskiego.

– W mechanice kwantowej mówimy o zasadzie superpozycji, zgodnie z którą układ kwantowy może znajdować się w kilku stanach jednocześnie, dopóki nie zostanie zaobserwowany. Na przykład mogę postawić butelkę tu albo tam i oba te scenariusze się rozgrywają naraz, przynajmniej tak długo, jak na nie patrzę. Ludziom przyszło do głowy, żeby wykorzystać to do budowy czegoś, co nazwane jest komputerem kwantowym, czyli żeby zamiast robić obliczenia na zerach i jedynkach, wykonywać je na zerach i jedynkach jednocześnie. W pewnym sensie robię wtedy dwa obliczenia naraz – tłumaczył prof. Dragan.

Jest jednak pewne wyzwanie.

– Przez obserwację w mechanice kwantowej rozumie się nie tyle, że ktoś tam stoi z lupą i patrzy, tylko że jest jakiekolwiek oddziaływanie z zewnętrznym światem. Muszę więc ten układ idealnie odizolować, bo tylko wtedy cała ta bajka się rozgrywa – dzieją się dwa obliczenia jednocześnie, jeżeli jakimś cudem nic tego nie zaburzy – opisywał.

– Zasadniczy problem jest taki, że świat idealny nie istnieje i coś, co w teorii, na papierze przebiega świetnie, w praktyce wygląda inaczej z uwagi na niedoskonałości układu. Przez oddziaływanie z tym, co na zewnątrz, obliczenia są trochę zaburzone, a to powoduje, że wkrada się błąd. Poziom błędów jest tak duży, że nie jesteśmy w stanie efektywnie ich eliminować – mówił prof. Dragan.

Dlatego – jak zaznaczył – to, co obecnie nazywa się komputerami kwantowymi, to nie są „te prawdziwe komputery, o które nam chodzi”, tylko takie „zabawki, które mają w sobie trochę kubitów”.

A czym są kubity? Zwykły komputer działający na zerach i jedynkach przetwarza informacje podawane w bitach. Bit, który jest nie tylko zerem albo jedynką, ale też może być czymś pomiędzy, nazywa się kubitem kwantowym.

Od wyceny papierów do logistyki gotówki

Marcin Zygmanowski, wiceprezes ds. technologii i operacji Banku Pekao S.A., podzielił się podczas panelu swoimi obserwacjami z wizyty w IBM w Yorktown koło Nowego Jorku, gdzie mieści się R&D Center i gdzie można było obejrzeć kwantowy system komputerowy.

– To taka czterodrzwiowa wielka lodówka, piękna, stalowa – tyle widać – powiedział. – Natomiast dyskusja w IBM była bardzo ciekawa, bo w firmie udostępnili nam swoją road mapę, pokazywali, co chcą dalej z tym zrobić, a także mówili o konkretnych zastosowaniach, które już zaczynają się pojawiać. Na moje pytanie o liczbę błędów, jakie notują, uciekali od konkretnej odpowiedzi. Jest to problem, niemniej jednak pojawiają się pierwsze jaskółki – relacjonował Marcin Zygmanowski.

Jako przykład praktycznego wykorzystania wskazał wycenę papierów wartościowych.

– Klasycznie taka wycena wymagała 100 tys. iteracji, im udało się na siedmiu kubitach odtworzyć to w wersji kwantowej. I generalnie rzecz biorąc, otrzymali wynik, który był zgodny z tym, co my osiągnęliśmy przez tysiące iteracji. Tak więc jest pewna nadzieja, że niektóre bardzo czasochłonne rzeczy, które dzisiaj robimy, jak wycena metodą Monte Carlo, optymalizacja portfolio, analiza układów, które możemy opisać równaniami wielowymiarowymi nieliniowymi, i poszukiwanie minima globalnego, będą zajmowały mniej czasu – ocenił.

Jak mówił, dostępne narzędzie nie radzi sobie na razie z optymalizacją logistyki w zakresie gotówki.

– Przewożenie gotówki z jednego oddziału do drugiego zależy od demografii, geografii, dnia tygodnia, pogody i wbrew pozorom jeszcze od kilku innych czynników. Mamy więc równania wielowymiarowe, które próbujemy zoptymalizować i to jest na ten moment nierozwiązany problem – wskazał.

– Jeszcze pięć lat temu mówilibyśmy, że to jest całkowite science fiction, wyłącznie dla profesorów fizyki i może kilku studentów, ale dzisiaj już się zaczynają pojawiać pewne zastosowania – podsumowywał wiceprezes Banku Pekao S.A., zauważając jednocześnie, że IBM ulokował komputer kwantowy w chmurze.

– Można się na razie zapisać, kupić sobie trochę czasu i się pobawić – powiedział, akcentując, że na razie o zabawę właśnie chodzi.

Niezbędny reset intelektualny

Profesor Dragan wskazywał, że na razie nie ma żadnych matematycznych dowodów na fundamentalną przewagę komputera kwantowego nad klasycznym.

– Nasz entuzjazm opiera się tylko na tym, że udało się odkryć dwa algorytmy (Shora i Growera), na których komputer kwantowy jest szybszy od klasycznego, i nie ma nawet dowodu, że na klasycznym nie da się tak samo dobrze tego zrobić – wyliczał. – Te wszystkie duże komputery Google’a, nazywane komputerami kwantowymi, to są urządzenia, które coś tam robią, ale to ludzie wymyślają jakiś problem, żeby stwierdzić, że ten komputer jest w tym problemie lepszy niż cokolwiek innego, po czym następnego dnia konkurencja mówi, że oni mogą zrobić prawie tak samo. Natomiast zasadniczo nie mamy nawet gwarancji, że komputer kwantowy będzie czymś uniwersalnie poprawiającym nasze życie, a jeśli nawet, to być może tylko w bardzo wąskiej klasie problemów – ocenił.

Przekonanie o możliwości praktycznego zastosowania technologii kwantowej podtrzymywał Marcin Zygmanowski.

– Zakładam, że nie będziemy oglądali YouTube’a na komputerze kwantowym ani pisali tam dokumentu w Wordzie. Klasyczne komputery pozostaną z nami jeszcze długo, ale tych kilka zastosowań dla technologii kwantowych myślę, że z czasem znajdziemy – powiedział.

Zwrócił jednak uwagę na potrzebę zmiany myślenia.

– Duży kłopot jest z algorytmami. Bo jak się człowiek zagłębi, to w zasadzie wszystko, czego się nauczył na temat budowania algorytmów i pisania klasycznych programów, można schować do szuflady i trzeba zacząć myśleć o tym zupełnie inaczej. Przejście przez to, żeby zrozumieć, jak algorytmy Shora i Growera działają, wymaga resetu intelektualnego. To jest wyzwanie – podkreślił.

Perspektywy dla technologii kwantowych w bankowości dostrzega także Mariusz Gromada, dyrektor Departamentu Customer Intelligence w Banku Millennium.

– Tak, to jest teraz zabawka, natomiast widzę przeogromne zastosowania w biznesie. Tak jak rozwój big data spowodował transformację w bankowości, tak jeżeli dojdzie do rozwiązania podstawowych problemów związanych z technologiami kwantowymi, to nawet nie wiemy, jak duże benefity będą z tego generowane – stwierdził.

Komputer jeszcze nie, kryptografia tak

Pytanie więc, czy organizacje takie jak banki powinny w ogóle zajmować się tematem zastosowania technologii kwantowych.

– Nie mamy szklanej kuli, żeby powiedzieć, co będzie za pięć lat, jak daleko technologia pójdzie do przodu, ale nas zasadniczo na komputer kwantowy nie stać – kwitował wiceprezes Banku Pekao. – Poza tym, jeśli zdecydujemy się na zakup komputera kwantowego, który po kilku miesiącach przestanie działać, to będziemy mieć problem z jego amortyzacją. Jest więc pytanie, co powinniśmy my jako organizacja robić, czy już powinniśmy się przygotowywać, żeby być na bieżąco i rozumieć temat? Tak jak mówiłem, myślenie o algorytmach, jak to ma działać, jest zupełnie inne od tego, co mamy dzisiaj. To jest otwarte dla mnie pytanie, nad którym się zastanawiam – puentował.

– Komputer kwantowy to jest trochę taka zabawka, którą żeśmy naobiecywali światu i nie bardzo wiadomo, czy to się naprawdę do czegokolwiek przyda – podsumowywał prof. Dragan. – To jest trochę tak, jak mój kolega ładnie podsumował, że różnica między komputerem kwantowym a sztuczną inteligencją jest taka, że komputera kwantowego jeszcze nie ma, ale wiemy już, jak działa, a sztuczną inteligencję mamy, ale nie wiemy, jak ona działa. Natomiast tym, co działa i co rzeczywiście może być przydatne, jest kryptografia kwantowa i to jest o wiele prostsze do zrobienia, są już komercyjne próby jej tworzenia – wskazał fizyk, mówiąc o wykorzystaniu fizyki kwantowej do zabezpieczania komunikacji.