Scott Crowder z IBM vysvětluje, jak IBM Q pomůže vyvíjet aplikace pro kvantové výpočty

IBM Q není vaporware. Je to projekt, který se připravuje roky a který by mohl pomoci kvantovým výpočtům dosáhnout svého obrovského potenciálu. Budoucnost kvantových počítačů může přijít dříve, než si myslíte.

Když minulý týden dorazily zprávy o přesunu IBM nabídnout první komerčně dostupný univerzální kvantový počítač, bylo to charakterizováno jako „předání“ od IBM Research k IBM Systems. Podle CTO společnosti a viceprezidenta pro kvantové výpočty, technickou strategii a systémy Scotta Crowdera tomu tak úplně není.

„Není to tak úplně ‚předání‘, je to skutečně partnerství,“ vysvětlil Crowder. "Toto je rozhodně přechodový bod od čisté vědy, čistého výzkumu k inženýrství, vývoji a komercializaci."

Příbuzný

  • Uvnitř britské laboratoře, která spojuje mozky s kvantovými počítači
  • Výzkumníci vytvářejí „chybějící dílek skládačky“ při vývoji kvantových počítačů
  • Seznamte se se Silq: První intuitivní programovací jazyk pro kvantové počítače

"Ale to jsou čtyřicátá léta," pokračoval a přirovnal k určující době ve vývoji klasických počítačů. "Toto nejsou 60. nebo 70. léta, to jsou 40. léta." Jsme stále ve velmi raných dnech; stále řídíme spoustu základních základů a zároveň se snažíme zpřístupnit systémy širší skupině lidí.“

Lidé se často diví, jak kvantové výpočty ovlivní jejich každodenní život. IBM doufá, že to zjistí nabídkou prvního komerčně dostupného univerzálního kvantového počítače.

Uvedení kvantových počítačů do reálného světa

Tisková zpráva IBM o nadcházejících plánech na kvantový hardware byl nabitý potenciálními aplikacemi pro tuto technologii a animovanými citacemi od zaměstnanců společnosti a odborníků v oboru. Naproti tomu bylo jasné, kdy budou vydány jeho kvantové počítače. Oznámení společnosti zavázalo, že univerzální kvantové počítače budou dodávány partnerům „přes příštích pár let." Také uvedl, že si klade za cíl postavit systémy s přibližně 50 qubity „v několika příštích let.”

Jsme stále ve velmi raných dnech; stále řídíme spoustu základních základů.

Skutečnost, že byl zveřejněn pouze vágní časový rámec, by mohla některé vést k domněnce, že IBM Q je pokusem zajistit si místo u kvantové tabulky, aniž by byly stanoveny jakékoli plány. Crowder však tvrdí, že za zavřenými dveřmi je hodně pevný plán.

„Ano, interně máme pevnou definici ‚několika příštích let‘,“ zasmál se. „Oznámili jsme, že naším záměrem je letos nabídnout systémy vybrané skupině průmyslových partnerů. Řekli jsme, že je během několika příštích let upgradujeme na velikost zhruba 50 qubitů.“

IBM Q není projekt vytvořený pouze pro dobré pokrytí tiskem. Ve skutečnosti Crowder konkrétně odkazoval na záměr společnosti učinit kvantové systémy „skutečnými“, spíše než jen „prezentacemi PowerPointu a vaporwarem“.

Zatímco specifika časového rámce zůstávají pod pokličkou, IBM vkládá velké naděje, že IBM Q může pomoci podpořit další vývoj kvantových počítačů. A přestože společnost není připravena podělit se s veřejností o podrobný harmonogram, nemá žádné výhrady k tomu, jak se její kvantový hardware liší od ostatních systémů na trhu.

Co je ve jméně?

Pokud jste vývoj kvantových počítačů nesledovali velmi pozorně, možná jste byli zmateni, když IBM oznámila první komerčně dostupný univerzální kvantový počítač minulý týden, protože D-Wave dodává kvantový hardware podnikovým uživatelům již několik let.

D-Wave však byl kritizován za způsob, jakým prezentuje svůj hardware. Společnost propaguje své produkty na základě jejich počtu qubitů – k nim má přístup její nejnovější systém 2 000 qubitů, což je mnohem více než aspirace IBM na výrobu 50-qubitového systému v několika příštích let. Tyto dva prvky hardwaru však nelze přímo porovnávat, protože D-Wave staví kvantové žíhače, které mohou řešit pouze určité problémy. IBM pracuje na univerzálních kvantových počítačích, které si stejně jako klasický počítač dokážou poradit s mnoha typy problémů.

Budování kvantové komunity s IBM Q

"Myslím, že lidé, kteří jsou hluboce do této oblasti, chápou rozdíly," řekl Crowder. "Ale i pro průměrného technologa je to opravdu matoucí."

„To, co nabízíme, není systém s pevnou funkcí, je to univerzální systém,“ dodal. "Ale co je důležitější než to, síla kvantových počítačů, která všechny opravdu nadchne, je koncept, že s ním můžete prozkoumat exponenciální prostor."

Crowder odkazuje na koncept úplného kvantového provázání, který umožňuje qubitům zabírat širší pole stavů než binární zapnutí/vypnutí tradičních bitů. V tomto stavu by stačilo jen asi 40 nebo 50 qubitů k vytvoření kvantového počítače, který nelze simulovat na klasickém počítači. V současné době existuje určitá diskuse o tom, zda hardware D-Wave může nabídnout tyto výhody oproti tradičním systémům, a to i při mnohem vyšších počtech qubitů.

I ve své současné podobě je kvantový hardware IBM krokem nad rámec toho, co bylo dříve komerčně nabízeno. Aby však společnost splnila své vysoké ambice pro projekt, nehledá pouze zákazníky; hledá partnery.

Jako ‚Early Access‘, ale pro kvantové počítače

IBM očekává, že do konce roku 2017 uvede své první kvantové systémy „early access“ vybraným průmyslovým partnerům. Nepůjde však o tradiční transakci, pokud jde o nákup hardwaru od výrobce – společnost nemluví jen o tom, když o prvních osvojitelích mluví jako o „partnerech“.

"Pro první pár, který uděláme, rozhodně chceme mít partnery, se kterými budeme velmi úzce spolupracovat," řekl Crowder. "Doufáme, že najdeme partnery, kteří pohánějí ekosystém."

Partneři IBM budou mít z tohoto nastavení prospěch, protože samotný hardware bude společnost udržovat a pravidelně upgradovat. Kvantový počítač má přísné požadavky na prostor, teplotu a další praktické aspekty. Udržování systému pod bedlivým dohledem IBM usnadní partnerům soustředit se na dobré využití jeho schopností.

IBM nehledá jen zákazníky; hledá partnery.

IBM již má prokazatelné zkušenosti s poskytováním kvantových výpočtů prostřednictvím cloudu, a to díky IBM Experience. „Není to tak, že uděláte pět qubitů v laboratoři, párkrát do věci kopnete a ono to funguje, dostanete své výsledky, pak to o dva měsíce později kopnete znovu, aby to znovu fungovalo,“ řekl Crowder. "Ne, ukázali jsme, že můžeme mít skutečný kvantový počítač běžící nepřetržitě od května [2016]."

Na druhé straně této dohody IBM doufá, že tato partnerství budou moci informovat o budoucnosti iniciativy IBM Q. Stále existují velké otázky o tom, jak a proč se společnosti rozhodnou implementovat kvantový hardware, některé odpovědi by mohla nabídnout spolupráce s prvními uživateli.

Z toho by mělo být jasné, že IBM Q je dlouhodobý projekt. Partneři vstupující do přízemí se zapisují, aby prozkoumali neprobádané území vedle společnosti — což by jim mohlo pomoci získat první místo v řadě, když se obchodní výhody kvantového systému stanou Průhledná. IBM uvažuje o tři kroky vpřed. Společnost však ještě není připravena upustit od svých klasických počítačových snah.

Skutečný kvantový skok

"Absolutně," odpověděl Crowder, když jsme se ho zeptali, zda IBM očekává, že v budoucnu budou kvantové a klasické počítače koexistovat. "Absolutně, mnohem déle než můj život."

„Klasické počítače umí dobře ukládat a zpracovávat spoustu dat a dělají to mnohem efektivněji než kvantové výpočty dnes, a pokud vidím v budoucnosti,“ vysvětlil. „Teoreticky mohou univerzální kvantové počítače vykonávat jakoukoli funkci jako klasický počítač, ale podle mého názoru nejsou tak dobré ve zpracování velkého množství dat. V čem jsou kvantové počítače dobré, je zkoumání velkých problémových prostorů.“

IBM nepohlíží na kvantové počítače jako na další generaci klasických počítačů. Je to zcela nová kategorie hardwaru, který má své vlastní silné stránky, své vlastní slabé stránky a potenciál pro některé velmi výkonné aplikace.

Kvantová a chemie

Samozřejmě je to stále nevyspělá technologie. Výzkumníci z celého světa učinili obrovský pokrok směrem k fungující rozsáhlé univerzálnosti kvantový počítač v posledních letech, ale méně pokroku bylo dosaženo, pokud jde o využití potenciálu aplikací. Je to něco jako začarovaný kruh.

"Se zhruba 20-25 qubitovým systémem můžete stále simulovat tento kvantový systém na svém notebooku," řekl Crowder. „Když se dostanete na 40 a kolem 50, nemůžete ani pořádně prozkoumat celý tento možný prostor na největším superpočítači na světě. Je to zajímavá diskontinuita.

"Ve skutečnosti potřebujete mít přístup ke kvantovému systému, abyste skutečně pochopili, jak vytváříte algoritmy a používáte případy pro kvantový systém," dodal. "Už to nemůžete simulovat na klasickém systému."

Nastavení benchmarku

V současné době jsme tak brzy v procesu budování univerzálních kvantových počítačů, že neexistuje ani standardizovaná metoda porovnávání jednoho systému s druhým. IBM doufá, že tento problém vyřeší pomocí metriky nazývané kvantový objem, která zohledňuje počet qubitů, kvalitu kvantových operací, konektivitu qubitů, koherenční čas, paralelismus a další.

„Všechny tyto věci dohromady vám říkají, jak výkonný je váš kvantový počítač, pokud jde o velikost prostoru, který může prozkoumat,“ řekl Crowder. „Jsme velmi otevření ostatním lidem, kteří zvažují a zdokonalují tento benchmark, ale budeme potřebovat nějaký druh benchmarku, jako je že v průběhu času, aby lidé mohli snadno přijít na to, jaká je hodnota tohoto kvantového počítače oproti jinému kvantu počítač; tato generace versus příští generace."

Neexistuje ani standardizovaná metoda porovnávání jednoho [kvantového] systému s druhým.

Skutečnost, že neexistuje žádný takový benchmark, ukazuje, kolik práce je třeba udělat, aby se kvantové výpočty přeměnily ze slibné teoretické práce na funkční komerční produkt.

"Jak jsem řekl, jsme ve 40. letech," řekl Crowder. „Zatím nemáme průmyslový benchmark, který by klasifikoval, jak mocný kvantový systém je, ale je to věc, kterou domnívám se, že v příštích několika letech zaznamenáte rychlý rozvoj, protože IBM a další budou v těchto oblastech neustále posouvat práh systémy.”

IBM zavádí infrastrukturu, která by se v nadcházejících letech mohla ukázat jako velmi cenná. Mezi metrikou kvantové hodnoty, vztahy s partnery IBM Q a zkušeností IBM Společnost je již hluboko v procesu vytváření kvantové výpočetní techniky klíčovou součástí jejího podnikání zájmy.

„Věříme, že jsme se dostali do bodu, kdy v blízké budoucnosti vidíme cestu k větším systémům,“ řekl Crowder. „Vím, že oznámení neobsahuje konkrétní časové osy, ale vidíme tu cestu k větším systémům. Tím se dostáváme do bodu, kdy to začíná být zajímavé."

IBM již investovala velké množství času a zdrojů do kvantových výpočtů; IBM Q představuje další krok. Společnost má ambice prosadit kvantové výpočty jako komerční produkt. Pokud se jí podaří najít správné partnery v této klíčové fázi, mohla by IBM Q hrát klíčovou roli při odstraňování technologie z výzkumných laboratoří a vytváření jejích aplikací v reálném světě.

Doporučení redakce

  • Vědci právě dosáhli průlomu v oblasti kvantových počítačů
  • Nový 127-qubitový procesor IBM je velkým průlomem v oblasti kvantových počítačů
  • IBM staví největší kvantový počítač – a obří ledničku, do které ho umístí
  • Honeywell dělá skok od termostatů ke kvantovým počítačům
  • Uvnitř podivného, ​​divokého a úžasného světa kvantových videoher