Πιθανότατα δεν θα χρησιμοποιήσετε ποτέ μόνοι σας κβαντικό υλικό, αλλά υπάρχει μεγάλη πιθανότητα να επωφεληθείτε από την έρευνα που δεν θα μπορούσε να ολοκληρωθεί χωρίς αυτό. Τα μονά και μηδενικά των συμβατικών υπολογιστών δεν θα μπορούσαν ποτέ να επιτύχουν το είδος της επεξεργασίας που είναι ικανός ο κβαντικός υπολογισμός.
Οι δυνατότητες είναι απεριόριστες, ωστόσο υπάρχει ένα σημαντικό εμπόδιο: Εάν οι άνθρωποι δεν έχουν πραγματικά πρόσβαση σε κβαντικούς υπολογιστές, η τεχνολογία είναι κάτι περισσότερο από ένα συναρπαστικό επιστημονικό έργο. Εάν οι επιστήμονες υπολογιστών, οι ακαδημαϊκοί ερευνητές και άλλοι δεν έχουν πρόσβαση στο υλικό, το πεδίο δεν θα κάνει ποτέ το επόμενο βήμα προς τα εμπρός.
Προτεινόμενα βίντεο
Η απάντηση της IBM σε αυτό το πρόβλημα είναι α πλατφόρμα cloud που ονομάζεται IBM Q. Από τότε που ξεκίνησε το πρόγραμμα τον Μάιο του 2016, δίνει στους χρήστες έναν τρόπο να χρησιμοποιούν κβαντικούς υπολογισμούς χωρίς να έχουν άμεση πρόσβαση σε κβαντικό υπολογιστή.
Σχετίζεται με
- Οι επιστήμονες μόλις πέτυχαν μια σημαντική ανακάλυψη στον κβαντικό υπολογισμό
- Ο νέος επεξεργαστής 127 qubit της IBM είναι μια σημαντική ανακάλυψη στον κβαντικό υπολογισμό
- Η IBM κατασκευάζει τον μεγαλύτερο κβαντικό υπολογιστή — και ένα τεράστιο ψυγείο για να τον τοποθετήσει
Το ίδιο το υλικό μπορεί να μην είναι άφθονο — αλλά χάρη σε IBM Q, είναι πανταχού παρών.
Κβαντική κατασκευή
Συνάντησα τον Bob Sutor, τον αντιπρόεδρο για τη στρατηγική και το οικοσύστημα του IBM Q σε μια πολυσύχναστη έκθεση στο το συνέδριο IBM Think τον Απρίλιο. Σταθήκαμε ίντσες μακριά από έναν κρυοστάτη, μέρος της πολύπλοκης αρχιτεκτονικής που κάνει δυνατό τον κβαντικό υπολογισμό.
«Η πραγματική κβαντική συσκευή, τα qubits, ζουν σε [έναν κρυοστάτη]. Αυτό διατηρείται πολύ κοντά στο απόλυτο μηδέν. 0,015 Κέλβιν. Αυτό είναι λίγο πάνω από το απόλυτο μηδέν, όπου τίποτα δεν κινείται».
«Η πραγματική κβαντική συσκευή, τα qubits, ζουν εδώ μέσα», μου είπε ο Sutor, δείχνοντας ένα μικρό διαμέρισμα στη βάση της δομής. «Αυτό διατηρείται πολύ κοντά στο απόλυτο μηδέν. 0,015 Κέλβιν. Αυτό είναι λίγο πάνω από το απόλυτο μηδέν, όπου τίποτα δεν κινείται».
Η ψύξη είναι ένας κοινός παράγοντας σε πολλά από τα έργα κβαντικών υπολογιστών της περασμένης δεκαετίας. Οι χαμηλές θερμοκρασίες διευκολύνουν τη διατήρηση ενός περιβάλλοντος όπου μπορεί να συμβεί εμπλοκή. Είναι μια από τις μεγαλύτερες προκλήσεις που αντιμετωπίζουν οι επιστήμονες και οι μηχανικοί που εργάζονται σε αυτόν τον τομέα: πώς μπορούμε να κάνουμε τη γύρω περιοχή αρκετά κρύα ώστε το υλικό να λειτουργεί όπως προβλέπεται.
Ενώ το πιο κρύο τμήμα του κρυοστάτη σχεδόν φτάνει στο απόλυτο μηδέν, η κορυφή της δομής είναι σχετικά γαλήνιος τέσσερις βαθμούς Κέλβιν. Κάθε τμήμα γίνεται σταδιακά πιο κρύο από πάνω προς τα κάτω, μια διαδικασία που προφανώς διαρκεί συνολικά 36 ώρες. Ο Sutor το αναφέρει ως «δοξασμένο αποστακτήριο», αναφερόμενος στον τρόπο με τον οποίο χρησιμοποιείται το ήλιο για τη διεξαγωγή μιας διαδικασίας απόσταξης που αποβάλλει τη θερμότητα.
Dummy Hardware
Καθώς ο Sutor μου μιλάει για αυτό το περίπλοκο υλικό, αναγνωρίζει ότι αυτό το συγκεκριμένο παράδειγμα δεν χρησιμοποιείται στην πραγματικότητα για την εκτέλεση υπολογισμών ως μέρος της πλατφόρμας IBM Q.
Μου λέει ότι τα qubits είναι ψεύτικα - "γιατί να βάλουμε ένα από τα τελευταίας τεχνολογίας μάρκες μας σε κάτι που απλώς περιπλανιέται;" - και ότι ο ίδιος ο κρυοστάτης είναι λίγο πιο «στιβαρός» από τον πραγματικό McCoy, για να διασφαλιστεί ότι δεν θα πέσει σε κομμάτια κατά τη διάρκεια της πίεσης του περιοδεία.
«Γιατί να βάλουμε ένα από τα τελευταίας τεχνολογίας μάρκες μας σε κάτι που απλώς περιπλανιέται;»
Καλύπτουμε τους κβαντικούς υπολογιστές για τις Ψηφιακές Τάσεις για χρόνια και ήταν ακόμα συναρπαστικό να βλέπουμε το υλικό «στην σάρκα τους», ακόμα κι αν ήταν στην πραγματικότητα απλώς ένα αντίγραφο. Αλλά το γεγονός ότι η IBM αισθάνεται την ανάγκη να περιηγηθεί σε μια φυσική αναπαράσταση των κβαντικών προσπαθειών της μιλάει πολλά για την τρέχουσα κατάσταση αυτής της τεχνολογίας.
Για χρόνια, οι κβαντικοί υπολογιστές ήταν κάτι περισσότερο από ένα «τι-αν;» που γοήτευε τους επιστήμονες υπολογιστών. Τότε ήταν ένα πείραμα. Τώρα καταλαμβάνει μια περίεργη no man’s land, προσφέροντας άμεση χρησιμότητα στους ερευνητές ακόμη και πριν από την υπόσχεση ενός παγκόσμιας κλίμακας κβαντικός υπολογιστής έχει εκπληρωθεί. Τούτου λεχθέντος, εξακολουθεί να είναι μια σχετικά εξειδικευμένη τεχνολογία, παρόλο που η IBM κάνει ό, τι μπορεί για να την κάνει προσβάσιμη.
Ο τομέας των κβαντικών υπολογιστών εξελίσσεται με αξιοσημείωτο ρυθμό, αλλά υπάρχει ακόμη πολύς δρόμος για να φτάσει στις δυνατότητές του. Μέρος της πρόκλησης είναι το τεράστιο πεδίο εφαρμογής αυτών των ιδεών.
Η ίδια η ιδέα απαιτούσε ένα σημαντικό ποσό γείωσης στην πειραματική φυσική για να ξεφύγει από το έδαφος. Αυτό το έργο έπρεπε να υποστηριχθεί από επιτεύγματα της μηχανικής - για παράδειγμα, τα κουλουριασμένα σύρματα που βλέπετε στις εικόνες που το απεικονίζουν το αντικείμενο εφαρμόστηκε για να αποτρέψει το υλισμικό να σπάσει σε κομμάτια καθώς πέφτουν οι θερμοκρασίες και το μέταλλο συμβάσεις. Επί του παρόντος, υπάρχει το δύσκολο έργο της ανάπτυξης ενός οικοσυστήματος γύρω από την τεχνολογία.
Χρειάστηκε μια εταιρεία με το βάρος της IBM για να μετατρέψει κάτι που θα μπορούσε εύκολα να καταλήξει ως επιστημονικό έργο σε τεχνολογία που είναι εφαρμόσιμη και πρακτική. Αλλά τώρα που ένα μεγάλο μέρος της θεμελιώδους δουλειάς έχει ήδη ολοκληρωθεί, υπάρχει μια ξεχωριστή εστίαση στον τρόπο με τον οποίο γίνεται προσβάσιμο αυτό το υλικό, παράλληλα με τις προσπάθειες να συνεχιστούν οι σταδιακές βελτιώσεις.
Δουλεύοντας από το σπίτι
«Πριν από μερικά χρόνια, αυτό ήταν ένα έργο φυσικής», είπε ο Jerry Chow, διευθυντής της πειραματικής ομάδας κβαντικών υπολογιστών της IBM, μιλώντας στο Digital Trends στο συνέδριο Think. «Ήταν κάτι που έπρεπε να είσαι σε εργαστήριο για να το κάνεις. Η δημοσίευσή του στον Ιστό ήταν το πρώτο βήμα».
«Πριν από [λίγα] χρόνια, αυτό ήταν ένα έργο φυσικής. Ήταν κάτι που έπρεπε να είσαι σε ένα εργαστήριο για να το κάνεις. Η δημοσίευσή του στον Ιστό ήταν το πρώτο βήμα.
Σημειώνει ότι μέρος της πρόθεσης με την απομακρυσμένη πρόσβαση που προσφέρεται μέσω της πλατφόρμας IBM Q ήταν να κρύψει μέρος της υποκείμενης φυσικής. Οι χρήστες δεν χρειάζεται απαραίτητα να γνωρίζουν τι συνεισφέρει η διαδικασία ψύξης — ή πώς λειτουργεί ο υπεραγώγιμος επεξεργαστής. Το να μην μπορούμε να κατανοήσουμε πλήρως τη μηχανική του κβαντικού υπολογιστή δεν αποτελεί εμπόδιο στην είσοδο.
Αυτό μπορεί να φαίνεται προφανές, δεδομένου ότι οι περισσότεροι από εμάς χρησιμοποιούμε συσκευές όπως smartphone και φορητούς υπολογιστές σε καθημερινή βάση χωρίς να γνωρίζει καλά τι υπάρχει κάτω από την κουκούλα. Η διαφορά είναι ότι το λειτουργικό κβαντικό υλικό είναι απίστευτα σπάνιο συγκριτικά.
Η έλλειψη οικονομικών ή τεχνικής εξειδίκευσης μπορεί να εμποδίσει τους λαμπρούς ερευνητές και τους σπουδαίους μαθητές να χρησιμοποιήσουν έναν κβαντικό υπολογιστή για να κάνουν σημαντική εργασία. Ωστόσο, η IBM Q διασφαλίζει ότι ακόμα κι αν αυτά τα άτομα έχουν μια διαδρομή προς το υλικό που χρειάζονται.
Δεν μιλάμε για απλές μελλοντικές δυνατότητες, εδώ. Ο Chow μου λέει ότι 75.000 χρήστες έχουν εκτελέσει πάνω από 2,5 εκατομμύρια πειράματα στην πλατφόρμα IBM Q, με αποτέλεσμα να έχουν δημοσιευτεί περίπου 60 ερευνητικές εργασίες. "Υπάρχει ένα χαρτί από την Ιαπωνία σχετικά με το μπλέξιμο 16 qubits και πώς θα το κάνατε πραγματικά αυτό», λέει ο Sutor. «Είναι η πρώτη φορά που κάποιος το έκανε πραγματικά σε αυτό το είδος μηχανής».
Όταν η ιδέα των κβαντικών υπολογιστών κυκλοφόρησε για πρώτη φορά, μια από τις πιο συνηθισμένες ερωτήσεις που έκαναν οι άνθρωποι ήταν πότε θα μπορούσαν να περιμένουν ένα τέτοιο σύστημα να αντικαταστήσει τον υπολογιστή τους. Οι ειδικοί απάντησαν ότι προς το παρόν, δεν είναι σαφές εάν αυτός ο τύπος υλικού θα προσφέρει απτά πλεονεκτήματα σε σχέση με τους κλασικούς υπολογιστές.
Έτσι, δεν πρέπει να περιμένουμε να δούμε έναν κβαντικό υπολογιστή σε κάθε γραφείο στο σπίτι – αλλά τώρα, φαίνεται ότι βραχυπρόθεσμα, δεν πρέπει να περιμένουμε να δούμε έναν σε κάθε εργαστήριο επιστήμης υπολογιστών. Στην εποχή της διασύνδεσής μας, συνεπάγεται ότι μια τεχνολογία αιχμής δεν θα κυκλοφορούσε μαζικά μέχρι να σιδερωθούν όλες οι στροφές.
Η φύση της πλατφόρμας IBM Q σημαίνει ότι τα διδάγματα που αντλήθηκαν μπορούν να μετατραπούν σε βελτιώσεις για όλους πολύ γρήγορα.
«Το μοντέλο για την κατανάλωση κβαντικού βραχυπρόθεσμα είναι αυτός ο τύπος πρόσβασης στο cloud», σημειώνει ο Chow. Προς το παρόν, φαίνεται ότι η απομακρυσμένη πρόσβαση στο κβαντικό υλικό είναι η πιο αποτελεσματική προσέγγιση.
Η IBM δίνει το υλικό της στα χέρια ανθρώπων που μπορούν να βρουν πρακτικές χρήσεις αυτή τη στιγμή, και αυτό σίγουρα θα διαμορφώσει το συνεχιζόμενη εξέλιξη των κβαντικών υπολογιστών.
Ταυτόχρονα, η φύση της πλατφόρμας IBM Q σημαίνει ότι τα διδάγματα μπορούν να μετατραπούν σε βελτιώσεις που ωφελούν το μήκος και το πλάτος της βάσης χρηστών πολύ γρήγορα.
Τι αποκομίζει η IBM από τη διάθεση του υλικού της σε χρήστες που διαφορετικά δεν θα μπορούσαν να εργαστούν με έναν κβαντικό υπολογιστή; Λοιπόν, όλη η μάθηση από τη χρήση ενός κβαντικού υλικού θα είχε διαδοθεί σε πολλά εργαστήρια. Αλλά χάρη στο IBM Q, τώρα όλα ανατροφοδοτούν το δικό τους έργο. Μην περιμένετε να επιβραδυνθεί η πρόοδος σύντομα.
Συστάσεις των συντακτών
- Το RTX 4090 έχει ήδη εξαντληθεί. Δείτε πώς μπορείτε ακόμα να αποκτήσετε ένα
- Μέσα στο εργαστήριο του Ηνωμένου Βασιλείου που συνδέει εγκεφάλους με κβαντικούς υπολογιστές
- Οι ερευνητές δημιουργούν «κομμάτι παζλ που λείπει» στην ανάπτυξη του κβαντικού υπολογισμού
- Γνωρίστε τη Silq: Η πρώτη διαισθητική γλώσσα προγραμματισμού για κβαντικούς υπολογιστές
- Η Honeywell κάνει ένα άλμα από τους θερμοστάτες στους κβαντικούς υπολογιστές
