IBM: n Scott Crowder selittää, kuinka IBM Q auttaa kehittämään sovelluksia kvanttilaskentaan

IBM Q ei ole vaporware. Se on vuosia tehty projekti, joka voi auttaa kvanttilaskentaa saavuttamaan valtavan potentiaalinsa. Kvanttitietokoneiden tulevaisuus saattaa saapua nopeammin kuin uskotkaan.

Kun viime viikolla saapui uutinen IBM: n siirrosta tarjota ensimmäinen kaupallisesti saatavilla oleva universaali kvanttitietokone, sitä luonnehdittiin IBM Researchin "siirtona" IBM Systemsille. Yrityksen teknologiajohtajan ja kvanttilaskennan, teknisen strategian ja järjestelmien varatoimitusjohtajan Scott Crowderin mukaan näin ei ole täysin.

"Se ei ole aivan 'handoff', se on todella kumppanuus", Crowder selitti. "Tämä on ehdottomasti siirtymäkohta puhtaasta tieteestä, puhtaasta tutkimuksesta myös suunnitteluun, kehittämiseen ja kaupallistamiseen."

"Mutta tämä on 40-lukua", hän jatkoi ja vertasi klassisten tietokoneiden kehityksen määräävään aikakauteen. "Tämä ei ole 60- tai 70-lukua, tämä on 1940-lukua. Olemme vielä hyvin alkuaikoina; ohjaamme edelleen paljon perusperiaatteita, samalla kun yritämme saada järjestelmät saataville laajemmalle ihmisryhmälle."

Ihmiset ihmettelevät usein, kuinka kvanttilaskenta vaikuttaa heidän päivittäiseen elämäänsä. IBM toivoo saavansa tämän selville tarjoamalla ensimmäisen kaupallisesti saatavan universaalin kvanttitietokoneen.

Kvanttitietokoneiden tuominen todelliseen maailmaan

IBM: n lehdistötiedote sen tulevista kvanttilaitteistosuunnitelmista oli täynnä mahdollisia teknologian sovelluksia ja animoituja lainauksia yrityksen henkilökunnalta ja alan asiantuntijoilta. Sitä vastoin se oli valoisa yksityiskohdissa siitä, milloin sen kvanttitietokoneet julkaistaan. Yhtiön ilmoituksessa luvattiin, että universaaleja kvanttitietokoneita toimitetaan kumppaneille "vuoden aikana muutaman seuraavan vuoden." Siinä todettiin myös, että tavoitteena on rakentaa järjestelmiä, joissa on noin 50 kubittia "muutaman seuraavan ajan vuotta.”

Se, että vain epämääräinen aikataulu on julkistettu, saattaa saada jotkut uskomaan, että IBM Q on yritys varmistaa paikka kvanttipöydässä ilman suunnitelmia kiveen. Crowder kuitenkin väittää, että suljettujen ovien takana on paljon tiukka aikataulu.

"Kyllä, meillä on sisäisesti jäykkä määritelmä" muutaman seuraavan vuoden", hän nauroi. ”Ilmoitimme, että aiomme tarjota järjestelmiä valituille toimialakumppaneille tänä vuonna. Olemme sanoneet, että päivitämme ne noin 50 kubitin kokoisiksi lähivuosina."

IBM Q ei ole hanke, joka on suunniteltu pelkästään hyvään lehdistötiedotukseen. Itse asiassa Crowder viittasi nimenomaan yrityksen aikomukseen tehdä kvanttijärjestelmistä "todellisia" sen sijaan, että ne olisivat vain "PowerPoint-esityksiä ja vaporware".

Vaikka aikataulun yksityiskohdat pidetään piilossa, IBM: llä on suuria toiveita, että IBM Q voi auttaa edistämään kvanttilaskennan seuraavaa kehitystä. Ja vaikka yritys ei ole valmis jakamaan yksityiskohtaista aikataulua yleisön kanssa, sillä ei ole tällaisia ​​varauksia sen suhteen, kuinka sen kvanttilaitteisto eroaa muista markkinoilla olevista järjestelmistä.

Mitä nimessä on?

Ellet ole seurannut kvanttilaskennan kehitystä hyvin tarkasti, olet ehkä hämmentynyt, kun IBM julkisti ensimmäisen kaupallisesti saatavilla oleva universaali kvanttitietokone viime viikolla, kun D-Wave on toimittanut kvanttilaitteistoa yrityskäyttäjille useiden vuotta.

D-Wavea on kuitenkin kritisoitu tavasta, jolla se esittelee laitteistonsa. Yritys mainostaa tuotteitaan niiden qubit-määrän perusteella - sen uusimmalla järjestelmällä on pääsy 2 000 kubittia, mikä on paljon enemmän kuin IBM: n pyrkimys tuottaa 50 kubitin järjestelmä lähitulevaisuudessa vuotta. Näitä kahta laitteistoa ei kuitenkaan voida verrata suoraan, koska D-Wave rakentaa kvanttihehkuttimia, jotka voivat ratkaista vain tiettyjä ongelmia. IBM työskentelee universaalien kvanttitietokoneiden parissa, jotka voivat klassisen tietokoneen tavoin ratkaista monenlaisia ​​ongelmia.

"Uskon, että ihmiset, jotka ovat syvästi kiinnostuneita tästä alueesta, ymmärtävät erot", Crowder sanoi. "Mutta jopa keskivertoteknologille se on todella hämmentävää."

"Tarjoamme ei ole kiinteätoimintoinen järjestelmä, se on universaali järjestelmä", hän lisäsi. "Mutta vielä tärkeämpää on, että kaikkia todella innostunut kvanttilaskennan voima on konsepti, jonka avulla voit tutkia eksponentiaalista avaruutta."

Crowder viittaa täydellisen kvanttisidonnan käsitteeseen, joka sallii kubittien miehittää laajemman tiloja kuin perinteisten bittien binäärinen päälle/pois. Tässä tilassa tarvittaisiin vain noin 40 tai 50 kubittia sellaisen kvanttitietokoneen luomiseen, jota ei voida simuloida klassisella tietokoneella. Tällä hetkellä käydään keskustelua siitä, voiko D-Waven laitteisto tarjota näitä etuja perinteisiin järjestelmiin verrattuna, jopa paljon suuremmilla kubittimäärillä.

Jopa nykyisessä muodossaan IBM: n kvanttilaitteisto on askel pidemmälle kuin aiemmin kaupallisesti tarjottu. Mutta toteuttaakseen ylevät tavoitteensa projektille yhtiö ei etsi vain asiakkaita; se etsii kumppaneita.

Kuten "Early Access", mutta kvanttitietokoneille

IBM aikoo ottaa käyttöön ensimmäiset "varhaisen pääsyn" kvanttijärjestelmänsä valituille alan kumppaneille vuoden 2017 loppuun mennessä. Tämä ei kuitenkaan tule olemaan perinteinen tapahtuma laitteiston ostamisessa valmistajalta – yritys ei vain maksa sanaa, kun se viittaa varhaisiin käyttöönottajiin "kumppaneina".

"Ensimmäiselle parille haluamme ehdottomasti kumppaneita, joiden kanssa teemme hyvin tiivistä yhteistyötä", Crowder sanoi. "Toivomme löytävämme kumppaneita, jotka ajavat ekosysteemiä."

IBM: n kumppanit hyötyvät tästä asennuksesta, koska yritys ylläpitää ja päivittää itse laitteistoa säännöllisesti. Kvanttitietokoneella on tiukat vaatimukset tilan, lämpötilan ja muiden käytännön seikkojen suhteen. Järjestelmän pitäminen IBM: n valppaana helpottaa kumppanien keskittymistä sen ominaisuuksien hyödyntämiseen.

IBM: llä on jo todistettu kokemus kvanttilaskennan toimittamisesta pilven kautta IBM Experiencen ansiosta. "Ei ole niin, että teet viisi kubittia laboratoriossa, potkaiset asiaa pari kertaa ja se toimii, saat tulokset, sitten potkaiset sen uudelleen kahden kuukauden kuluttua saadaksesi sen toimimaan uudelleen", Crowder sanoi. "Ei, osoitimme, että todellinen kvanttitietokone voi olla käynnissä jatkuvasti toukokuusta [2016] lähtien."

Sopimuksen toisessa päässä IBM toivoo, että nämä kumppanuudet voivat antaa tietoa IBM Q -aloitteen tulevaisuudesta. Edelleen on suuria kysymyksiä siitä, miten ja miksi yritykset päättävät ottaa käyttöön kvanttilaitteiston. Yhteistyö varhaisten käyttöönottajien kanssa saattaa tarjota vastauksia.

Tämän pitäisi tehdä selväksi, että IBM Q on pitkän aikavälin projekti. Pohjakerroksessa sisään tulevat kumppanit ilmoittautuvat tutkimaan tuntematonta aluetta yrityksen rinnalla – mikä voisi auttaa heitä nousemaan ensimmäiselle sijalle, kun kvanttijärjestelmän liiketoimintahyötyjä tulee asia selvä. IBM harkitsee kolmea askelta eteenpäin. Yritys ei kuitenkaan ole vielä valmis luopumaan klassisista tietojenkäsittelytoimistaan.

Todellinen kvanttihyppy

"Ehdottomasti", Crowder vastasi, kun kysyimme häneltä, odottiko IBM näkevänsä kvanttitietokoneet ja klassiset tietokoneet rinnakkain tulevaisuudessa. "Ehdottomasti, paljon kauemmin kuin elämäni aikana."

"Klassiset tietokoneet tekevät hyvää tallentaa ja käsitellä paljon dataa, ja ne tekevät sen paljon tehokkaammin kuin kvanttilaskenta nykyään ja sikäli kuin näen tulevaisuudessa", hän selitti. "Teoriassa universaalit kvanttitietokoneet voivat suorittaa mitä tahansa toimintoa kuin klassinen tietokone, mutta mielestäni ne eivät ole yhtä hyviä käsittelemään paljon dataa. Se, missä kvanttitietokoneet ovat hyviä, on suurten ongelmatilojen tutkiminen."

IBM ei pidä kvanttitietokoneita klassisten tietokoneiden seuraavan sukupolvena. Se on täysin uusi laitteistoluokka, jolla on omat vahvuutensa, omat heikkoutensa ja mahdollisuus joihinkin erittäin tehokkaisiin sovelluksiin.

Tietysti se on vielä kehittymätöntä tekniikkaa. Tutkijat kaikkialla maailmassa ovat edistyneet valtavasti kohti toimivaa laajamittaista universaalia kvanttitietokone viime vuosina, mutta potentiaalin hajauttamisessa on edistytty vähemmän sovellukset. Se on eräänlainen noidankehä.

"Noin 20-25 kubitin järjestelmällä voit silti simuloida kvanttijärjestelmää kannettavalla tietokoneellasi", Crowder sanoi. ”Kun alat saavuttaa 40- ja noin 50-vuotiaita, et voi edes tutkia koko mahdollisuuksien tilaa maailman suurimmalla supertietokoneella. Se on mielenkiintoinen epäjatkuvuus.

"Sinun on itse asiassa oltava pääsy kvanttijärjestelmään, jotta todella ymmärrät, kuinka rakennat algoritmeja ja käytät tapauksia kvanttijärjestelmälle", hän lisäsi. "Et voi enää simuloida sitä klassisella järjestelmällä."

Vertailuarvon asettaminen

Tällä hetkellä olemme niin alkuvaiheessa yleisten kvanttitietokoneiden rakentamisprosessissa, että ei ole olemassa edes standardoitua menetelmää järjestelmien vertaamiseksi toiseen. IBM toivoo ratkaisevansa tämän ongelman kvanttitilavuudeksi kutsutun metrijärjestelmän avulla, joka ottaa huomioon kubittien määrän, kvanttioperaatioiden laadun, kubitin liitettävyyden, koherenssiajan, rinnakkaisuuden ja paljon muuta.

"Kaikki nämä asiat yhdessä kertovat, kuinka tehokas kvanttitietokoneesi on, mitä tulee sen tutkimaan tilan kokoon", Crowder sanoi. "Olemme hyvin avoimia muille ihmisille, jotka punnitsevat ja parantavat tätä vertailuarvoa, mutta tarvitsemme jonkinlaisen vertailuarvon, kuten että ajan myötä, jotta ihmiset voivat helposti saada päänsä tämän kvanttitietokoneen arvosta toiseen kvanttiin tietokone; tämä sukupolvi vastaan ​​seuraava sukupolvi."

Se, että tällaista vertailuarvoa ei ole olemassa, osoittaa, kuinka paljon työtä on tehtävä kvanttilaskennan muuttamiseksi lupaavasta teoreettisesta työstä toimivaksi kaupalliseksi tuotteeksi.

"Kuten sanoin, olemme 40-luvulla", sanoi Crowder. "Meillä ei ole vielä toimialan vertailukohtaa kvanttijärjestelmän voimakkuuden luokittelemiseksi, mutta se on sellainen asia, jonka minä luulet kehittyvän nopeasti seuraavien parin vuoden aikana, kun IBM ja muut jatkavat näiden kynnyksen työntämistä järjestelmät."

IBM rakentaa infrastruktuuria, joka voi osoittautua erittäin arvokkaaksi tulevina vuosina. Sen kvanttiarvomittauksen, suhteiden IBM Q -kumppaneiden ja IBM Experiencen välillä yritys on jo syvällä prosessissa, jossa kvanttilaskenta on tärkeä osa liiketoimintaansa kiinnostuksen kohteet.

"Uskomme, että olemme päässeet pisteeseen, jossa näemme polun suurempiin järjestelmiin lähitulevaisuudessa", Crowder sanoi. "Tiedän, että ilmoituksessa ei ole tiettyjä aikatauluja, mutta näemme sen polun suurempiin järjestelmiin. Se vie sen siihen pisteeseen, jossa siitä tulee mielenkiintoista."

IBM on jo investoinut paljon aikaa ja resursseja kvanttilaskentaan; IBM Q edustaa seuraavaa vaihetta. Yrityksen tavoitteena on olla kvanttilaskentaa kaupallisena tuotteena edelläkävijänä. Jos IBM Q löytää oikeat kumppanit tässä ratkaisevassa vaiheessa, sillä voi olla keskeinen rooli teknologian poistamisessa tutkimuslaboratorioista ja sen reaalimaailman sovellusten luomisessa.

Toimittajien suositukset

• Tutkijat saavuttivat juuri läpimurron kvanttilaskentaan
• IBM: n uusi 127 qubit prosessori on suuri läpimurto kvanttilaskennassa
• IBM rakentaa suurinta kvanttitietokonetta – ja jättimäistä jääkaappia sen sijoittamista varten
• Honeywell tekee harppauksen termostaateista kvanttitietokoneisiin
• Kvanttivideopelien oudossa, villissä ja ihmeellisessä maailmassa