Scott Crowder von IBM erklärt, wie IBM Q bei der Entwicklung von Anwendungen für Quantencomputing helfen wird

IBM Q ist keine Vaporware. Es handelt sich um ein seit Jahren in Arbeit befindliches Projekt, das dazu beitragen könnte, dass die Quantenberechnung ihr enormes Potenzial ausschöpft. Die Zukunft der Quantencomputer könnte früher kommen, als Sie denken.

Als letzte Woche die Nachricht von IBMs Schritt eintraf, den ersten kommerziell erhältlichen universellen Quantencomputer anzubieten, wurde dies als „Übergabe“ von IBM Research an IBM Systems bezeichnet. Laut Scott Crowder, dem CTO und Vizepräsidenten für Quantencomputing, technische Strategie und Systeme des Unternehmens, ist dies nicht ganz der Fall.

„Es ist nicht wirklich eine ‚Übergabe‘, es ist wirklich eine Partnerschaft“, erklärte Crowder. „Dies ist definitiv ein Übergangspunkt von reiner Wissenschaft, reiner Forschung hin zu Technik, Entwicklung und Kommerzialisierung.“

„Aber das sind die 40er Jahre“, fuhr er fort und zog einen Vergleich mit einer entscheidenden Ära in der Entwicklung klassischer Computer. „Das sind nicht die 60er oder 70er Jahre, das sind die 1940er Jahre. Wir stehen noch ganz am Anfang; Wir treiben immer noch viele grundlegende Grundlagen voran und versuchen gleichzeitig, die Systeme einem breiteren Personenkreis zugänglich zu machen.“

Menschen fragen sich oft, welche Auswirkungen die Quantenberechnung auf ihr tägliches Leben haben wird. Mit dem Angebot des ersten kommerziell erhältlichen universellen Quantencomputers will IBM das herausfinden.

Quantencomputer in die reale Welt bringen

Pressemitteilung von IBM über seine bevorstehenden Pläne für Quantenhardware war vollgepackt mit potenziellen Anwendungen für die Technologie und animierten Zitaten von Unternehmensmitarbeitern und Experten auf diesem Gebiet. Im Gegensatz dazu machte das Unternehmen keine Angaben zum Zeitpunkt der Veröffentlichung seiner Quantencomputer. In der Ankündigung des Unternehmens wurde versprochen, dass universelle Quantencomputer „im Laufe des Jahres“ an Partner geliefert werden nächsten paar Jahre." Darin hieß es auch, man wolle „in den nächsten paar Jahren“ Systeme mit rund 50 Qubits konstruieren Jahre."

Die Tatsache, dass nur ein vager Zeitrahmen veröffentlicht wurde, könnte einige zu der Annahme verleiten, dass IBM Q ein Versuch ist, sich einen Platz am Quantentisch zu sichern, ohne irgendwelche Pläne in Stein zu gemeißeln. Crowder behauptet jedoch, dass hinter verschlossenen Türen ein sehr fester Zeitplan steckt.

„Ja, wir haben intern eine starre Definition der ‚nächsten Jahre‘“, lachte er. „Wir haben angekündigt, dass wir in diesem Jahr Systeme einer ausgewählten Gruppe von Industriepartnern anbieten wollen. Wir haben gesagt, dass wir sie in den nächsten Jahren auf eine Größe von etwa 50 Qubits aufrüsten werden.“

IBM Q ist kein Projekt, das allein für eine gute Berichterstattung in der Presse konzipiert ist. Tatsächlich verwies Crowder ausdrücklich auf die Absicht des Unternehmens, Quantensysteme „real“ zu machen und nicht nur „PowerPoint-Präsentationen und Vaporware“ zu sein.

Während die Einzelheiten des Zeitrahmens geheim gehalten werden, hegt IBM große Hoffnungen, dass IBM Q dazu beitragen kann, die nächste Entwicklung des Quantencomputings voranzutreiben. Und obwohl das Unternehmen noch nicht bereit ist, der Öffentlichkeit einen detaillierten Zeitplan mitzuteilen, hat es keine derartigen Bedenken, darzulegen, wie sich seine Quantenhardware von anderen Systemen auf dem Markt unterscheidet.

Was ist in einem Namen?

Sofern Sie die Entwicklung des Quantencomputings nicht sehr genau verfolgt haben, waren Sie möglicherweise verwirrt, als IBM das erste ankündigte letzte Woche im Handel erhältlicher universeller Quantencomputer, da D-Wave seit mehreren Jahren Quantenhardware an Unternehmensbenutzer liefert Jahre.

Allerdings steht D-Wave wegen der Art und Weise, wie es seine Hardware präsentiert, in der Kritik. Das Unternehmen bewirbt seine Produkte auf der Grundlage ihrer Qubit-Anzahl – auf die sein neuestes System Zugriff hat 2.000 Qubits, was weit mehr ist als IBMs Anspruch, in den nächsten Jahren ein 50-Qubit-System zu produzieren Jahre. Die beiden Hardware-Stränge können jedoch nicht direkt verglichen werden, da D-Wave Quanten-Annealer baut, die nur bestimmte Probleme lösen können. IBM arbeitet an universellen Quantencomputern, die wie ein klassischer Computer viele Arten von Problemen lösen können.

„Ich denke, die Leute, die sich intensiv mit diesem Bereich beschäftigen, verstehen die Unterschiede“, sagte Crowder. „Aber selbst für den durchschnittlichen Techniker ist es wirklich verwirrend.“

„Was wir anbieten, ist kein System mit festen Funktionen, sondern ein universelles System“, fügte er hinzu. „Aber was noch wichtiger ist: Die Leistungsfähigkeit des Quantencomputings, die alle wirklich begeistert, ist das Konzept, dass man damit einen exponentiellen Raum erkunden kann.“

Crowder bezieht sich auf das Konzept der vollständigen Quantenverschränkung, das es Qubits ermöglicht, einen größeren Bereich von Zuständen einzunehmen als das binäre Ein/Aus herkömmlicher Bits. In diesem Zustand würden nur etwa 40 oder 50 Qubits benötigt, um einen Quantencomputer zu erstellen, der auf einem klassischen Computer nicht simuliert werden kann. Derzeit gibt es einige Debatten darüber, ob die Hardware von D-Wave diese Vorteile gegenüber herkömmlichen Systemen bieten kann, selbst bei viel höheren Qubit-Anzahlen.

Schon in ihrer jetzigen Form geht die Quantenhardware von IBM einen Schritt über das hinaus, was bisher kommerziell angeboten wurde. Doch um seine hohen Ambitionen für das Projekt zu erfüllen, sucht das Unternehmen nicht nur nach Kunden; Es ist auf der Suche nach Partnern.

Wie „Early Access“, aber für Quantencomputer

IBM geht davon aus, bis Ende 2017 seine ersten „Early Access“-Quantensysteme für ausgewählte Industriepartner einzuführen. Dabei handelt es sich jedoch nicht um eine traditionelle Transaktion im Hinblick auf den Kauf von Hardware von einem Hersteller – das Unternehmen ist nicht nur ein Lippenbekenntnis, wenn es Early Adopters als „Partner“ bezeichnet.

„Für das erste Paar, das wir machen, wollen wir auf jeden Fall Partner haben, mit denen wir sehr eng zusammenarbeiten werden“, sagte Crowder. „Wir hoffen, Partner zu finden, die das Ökosystem vorantreiben.“

Die Partner von IBM werden von dieser Lösung profitieren, da die Hardware selbst vom Unternehmen gewartet und regelmäßig aktualisiert wird. Ein Quantencomputer stellt strenge Anforderungen an Platz, Temperatur und andere praktische Aspekte. Wenn IBM das System im Auge behält, können sich die Partner leichter auf die sinnvolle Nutzung seiner Fähigkeiten konzentrieren.

Dank IBM Experience kann IBM bereits auf eine nachgewiesene Erfolgsbilanz bei der Bereitstellung von Quantenberechnungen über die Cloud zurückblicken. „Es ist nicht so, dass man fünf Qubits in einem Labor macht, man gibt dem Ding ein paar Mal einen Tritt und es funktioniert, man erhält seine Ergebnisse und tritt es dann zwei Monate später erneut, damit es wieder funktioniert“, sagte Crowder. „Nein, wir haben gezeigt, dass wir seit Mai [2016] einen echten Quantencomputer im Dauerbetrieb haben können.“

Auf der anderen Seite hofft IBM, dass diese Partnerschaften die Zukunft der IBM Q-Initiative beeinflussen können. Es gibt immer noch große Fragen darüber, wie und warum sich Unternehmen für die Implementierung von Quantenhardware entscheiden werden. Die Zusammenarbeit mit Early Adopters könnte einige Antworten liefern.

Dies soll deutlich machen, dass es sich bei IBM Q um ein langfristiges Projekt handelt. Partner, die im Erdgeschoss einsteigen, melden sich an, um gemeinsam mit dem Unternehmen Neuland zu erkunden – was ihnen helfen könnte, sich den ersten Platz zu sichern, wenn die geschäftlichen Vorteile eines Quantensystems sichtbar werden klar. IBM denkt drei Schritte voraus. Allerdings ist das Unternehmen noch nicht bereit, seine klassischen Computerbemühungen aufzugeben.

Ein echter Quantensprung

„Absolut“, antwortete Crowder, als wir ihn fragten, ob IBM damit rechnet, dass Quantencomputer und klassische Computer künftig nebeneinander existieren werden. „Absolut, viel länger als mein Leben.“

„Was klassische Computer gut können, ist, viele Daten zu speichern und zu verarbeiten, und das tun sie viel effizienter als Quantencomputing heute und soweit ich das für die Zukunft sehen kann“, erklärte er. „Theoretisch können universelle Quantencomputer jede Funktion ausführen, die ein klassischer Computer erfüllt, aber meiner Meinung nach sind sie nicht so gut darin, große Datenmengen zu verarbeiten.“ Was Quantencomputer gut können, ist die Erforschung großer Problemräume.“

IBM betrachtet Quantencomputer nicht als die nächste Generation klassischer Computer. Es handelt sich um eine völlig neue Kategorie von Hardware, die ihre eigenen Stärken, ihre eigenen Schwächen und das Potenzial für einige sehr leistungsstarke Anwendungen hat.

Natürlich ist es noch eine unausgereifte Technologie. Forscher auf der ganzen Welt haben enorme Fortschritte auf dem Weg zu einem funktionierenden, groß angelegten Universalsystem gemacht Quantencomputer haben sich in den letzten Jahren zwar entwickelt, bei der Ausschöpfung des Potenzials wurden jedoch weniger Fortschritte gemacht Anwendungen. Es ist so etwas wie ein Teufelskreis.

„Mit einem System mit etwa 20–25 Qubits können Sie dieses Quantensystem immer noch auf Ihrem Laptop simulieren“, sagte Crowder. „Wenn man in die 40er und etwa 50er Jahre kommt, kann man auf dem größten Supercomputer der Welt nicht einmal den gesamten Möglichkeitsraum wirklich erkunden. Es ist eine interessante Diskontinuität.

„Man muss tatsächlich Zugang zu einem Quantensystem haben, um wirklich zu verstehen, wie man Algorithmen und Anwendungsfälle für ein Quantensystem erstellt“, fügte er hinzu. „Man kann es nicht mehr auf einem klassischen System simulieren.“

Den Maßstab setzen

Derzeit sind wir so früh im Prozess der Entwicklung universeller Quantencomputer, dass es noch nicht einmal eine standardisierte Methode gibt, um ein System mit einem anderen zu vergleichen. IBM hofft, dieses Problem durch eine als Quantenvolumen bezeichnete Metrik zu lösen, die die Anzahl der Qubits, die Qualität von Quantenoperationen, die Qubit-Konnektivität, die Kohärenzzeit, die Parallelität und mehr berücksichtigt.

„All diese Dinge zusammen sagen Ihnen, wie leistungsfähig Ihr Quantencomputer ist, gemessen an der Größe des Raums, den er erkunden kann“, sagte Crowder. „Wir sind sehr offen für andere Leute, die sich einbringen und diesen Maßstab perfektionieren, aber wir werden eine Art Maßstab brauchen das im Laufe der Zeit, so dass sich die Menschen leicht ein Bild vom Wert dieses Quantencomputers im Vergleich zu einem anderen Quantencomputer machen können Computer; diese Generation versus die nächste Generation.“

Die Tatsache, dass es keinen solchen Benchmark gibt, zeigt, wie viel Arbeit noch geleistet werden muss, um die Quantenberechnung von einer vielversprechenden theoretischen Arbeit in ein praktikables kommerzielles Produkt umzuwandeln.

„Wie ich schon sagte, wir sind in den 40ern“, sagte Crowder. „Wir haben noch keinen Branchenmaßstab, um zu klassifizieren, wie leistungsfähig ein Quantensystem ist, aber so etwas habe ich Wir gehen davon aus, dass es in den nächsten Jahren zu einer rasanten Entwicklung kommen wird, da IBM und andere in diesen Bereichen weiterhin neue Maßstäbe setzen Systeme.“

IBM baut eine Infrastruktur auf, die sich in den kommenden Jahren als sehr wertvoll erweisen könnte. Zwischen seiner Quantenwertmetrik, seinen Beziehungen zu IBM Q-Partnern und der IBM Experience, dem Das Unternehmen ist bereits dabei, Quantencomputing zu einer Schlüsselkomponente seines Geschäfts zu machen Interessen.

„Wir glauben, dass wir an einem Punkt angelangt sind, an dem wir in naher Zukunft einen Weg zu größeren Systemen sehen“, sagte Crowder. „Ich weiß, dass die Ankündigung keine konkreten Zeitpläne enthält, aber wir sehen diesen Weg zu größeren Systemen. Das bringt es an den Punkt, an dem es interessant wird.“

IBM hat bereits viel Zeit und Ressourcen in Quantencomputing investiert; IBM Q stellt den nächsten Schritt dar. Das Unternehmen hat den Ehrgeiz, Quantencomputing als kommerzielles Produkt voranzutreiben. Wenn es in dieser entscheidenden Phase gelingt, die richtigen Partner zu finden, könnte IBM Q eine entscheidende Rolle dabei spielen, die Technologie aus den Forschungslabors herauszuholen und ihre realen Anwendungen zu entwickeln.

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