IBM Q tuo kvanttilaskennan tehon ihmisille, jotka voivat todella käyttää sitä

Et todennäköisesti koskaan käytä kvanttilaitteistoa itse, mutta on suuri mahdollisuus, että hyödyt tutkimuksesta, jota ei olisi voitu suorittaa ilman sitä. Perinteisten tietokoneiden ykköset ja nollat ​​eivät koskaan pystyisi suorittamaan sellaista käsittelyä, johon kvanttilaskenta pystyy.

Mahdollisuudet ovat rajattomat, mutta siinä on yksi tärkeä este: Jos ihmisillä ei itse asiassa ole pääsyä kvanttitietokoneisiin, tekniikka on vain kiehtova tiedeprojekti. Jos tietotekniikan tutkijoilla, akateemisilla tutkijoilla ja muilla ei ole pääsyä laitteistoon, ala ei koskaan ota seuraavaa askelta eteenpäin.

IBM: n vastaus tähän ongelmaan on a pilvialusta nimeltä IBM Q. Ohjelma lanseerattiin toukokuussa 2016, ja se on antanut käyttäjille tavan hyödyntää kvanttilaskentaa ilman, että heillä on suoraa pääsyä kvanttitietokoneeseen.

Itse laitteisto ei ehkä ole runsas - mutta kiitos IBM Q, se on kaikkialla.

Quantum Build

Tapasin Bob Sutorin, IBM Q -strategiasta ja ekosysteemistä vastaavan varapuheenjohtajan, tungosta näyttelytilassa klo IBM Think -konferenssissa huhtikuussa. Seisoimme tuuman päässä kryostaatista, joka on osa monimutkaista arkkitehtuuria, joka mahdollistaa kvanttilaskennan.

"Varsinainen kvanttilaite, kubitit, asuu täällä", Sutor kertoi minulle osoittaen pientä lokeroa rakenteen pohjassa. "Tämä pidetään hyvin lähellä absoluuttista nollaa. 0,015 kelviniä. Se on hieman absoluuttisen nollan yläpuolella, missä mikään ei liiku."

Jäähdytys on yleinen tekijä monissa viime vuosikymmenen kvanttilaskentaprojekteissa. Matalat lämpötilat helpottavat sellaisen ympäristön ylläpitämistä, jossa sotkeutuminen voi tapahtua. Se on yksi suurimmista tällä alalla työskentelevien tutkijoiden ja insinöörien kohtaamista haasteista: kuinka saamme ympäröivästä alueesta riittävän kylmän, jotta laitteisto toimisi tarkoitetulla tavalla.

Vaikka kryostaatin kylmin osa saavuttaa melkein absoluuttisen nollan, rakenteen yläosassa on suhteellisen leuto neljä kelvinastetta. Jokainen osa kylmenee asteittain ylhäältä alas, mikä prosessi kestää ilmeisesti yhteensä 36 tuntia. Sutor viittaa siihen "kirkastettuna tislauksena" viittaamalla tapaan, jolla heliumia käytetään tislausprosessin suorittamiseen, joka huuhtelee pois lämpöä.

Nuken laitteisto

Kun Sutor puhuu minulle tästä monimutkaisesta laitteistosta, hän myöntää, että tätä esimerkkiä ei itse asiassa käytetä laskelmien suorittamiseen osana IBM Q -alustaa.

Hän kertoo minulle, että kubitit ovat väärennettyjä – "miksi laittaa yksi huippuluokan siruista johonkin, joka vain vaeltelee?" – ja että kryostaatti itsessään on hieman "jäykempi" kuin oikea McCoy, jotta se ei putoa palasiksi painamisen aikana kiertue.

Olemme käsitelleet Digital Trendsin kvanttilaskentaa vuosia, ja oli silti kiehtovaa nähdä laitteisto "lihassa", vaikka se olikin vain kopio. Mutta se tosiasia, että IBM tuntee tarpeen raahata fyysistä esitystä kvanttipyrkimyksistään, kertoo paljon tämän tekniikan nykytilasta.

Vuosien ajan kvanttilaskenta ei ollut muuta kuin "mitä jos?", joka kiehtoi tietotekniikan tutkijoita. Sitten se oli kokeilu. Nyt se miehittää oudon ei-kenenkään maan ja tarjoaa suoraa hyötyä tutkijoille jo ennen lupausta laajamittainen yleinen kvanttitietokone on täyttynyt. Se on kuitenkin edelleen suhteellisen kapealla tekniikalla, vaikka IBM tekee kaikkensa saadakseen sen saataville.

Kvanttilaskennan ala kehittyy huimaa vauhtia, mutta siinä on vielä pitkä matka, ennen kuin se saavuttaa potentiaalinsa. Osa haastetta on näiden ideoiden toteuttamisen pelkkä laajuus.

Konsepti itsessään vaati huomattavan määrän kokeellisen fysiikan pohjaa päästäkseen liikkeelle. Tätä työtä piti tukea insinöörityöt – esimerkiksi kierretyt johdot, jotka näet tätä kuvaavissa kuvissa. artikkeli toteutettiin estämään laitteistoa hajoamasta itseään paloiksi lämpötilan laskeessa ja metallia sopimuksia. Tällä hetkellä on pelottava tehtävä kehittää ekosysteemi teknologian ympärille.

Tarvittiin yritys, jolla oli paljon IBM: ää muuttaakseen jotain, joka olisi helposti voinut päätyä tiedeprojektiksi, toimivaksi ja käytännölliseksi teknologiaksi. Mutta nyt on paljon perustyötä on jo saatu päätökseen, keskitytään selkeästi siihen, miten tämä laitteisto saadaan esteettäviksi, sekä pyrkimykset tehdä asteittain parannuksia.

Työskentely kotoa

"Pari vuotta sitten tämä oli fysiikkaprojekti", sanoi IBM: n kokeellisen kvanttilaskentaryhmän johtaja Jerry Chow puhuessaan Digital Trendsille Think-konferenssissa. ”Se oli jotain, mitä sinun piti olla laboratoriossa tehdäksesi. Sen laittaminen verkkoon oli ensimmäinen askel."

Hän huomauttaa, että osa IBM Q -alustan kautta tarjotun etäkäytön aikomuksesta oli piilottaa osa taustalla olevasta fysiikasta. Käyttäjien ei välttämättä tarvitse tietää, mitä jäähdytysprosessi edistää – tai kuinka suprajohtava prosessori toimii. Se, että kvanttitietokoneen suunnittelua ei täysin ymmärrä, ei ole pääsyn este.

Tämä voi tuntua itsestään selvältä, koska useimmat meistä käyttävät laitteita, kuten älypuhelimia ja kannettavat tietokoneet päivittäin tietämättä, mitä konepellin alla on. Erona on, että toimiva kvanttilaitteisto on siihen verrattuna uskomattoman harvinainen.

Talouden tai teknisen asiantuntemuksen puute saattaa estää loistavia tutkijoita ja merkittäviä opiskelijoita käyttämästä kvanttitietokonetta tärkeän työn tekemiseen. Mutta IBM Q varmistaa, että vaikka näillä henkilöillä on polku tarvitsemaansa laitteistoon.

Emme puhu tässä pelkästä tulevaisuuden potentiaalista. Chow kertoo minulle, että 75 000 käyttäjää on suorittanut yli 2,5 miljoonaa kokeilua IBM Q -alustalla, ja tuloksena on julkaistu noin 60 tutkimusta. "Siellä on paperi Japanista 16 qubitin sotkeutumisesta ja miten sen itse asiassa tekisit", Sutor sanoo. "Se on ensimmäinen kerta, kun joku todella teki sen tämäntyyppisellä koneella."

Kun idea kvanttitietokoneista tuli valtavirtaan, yksi yleisimmistä ihmisten kysymistä kysymyksistä oli, milloin he voivat odottaa tällaisen järjestelmän korvaavan heidän tietokoneensa. Asiantuntijat vastasivat, että toistaiseksi on epäselvää, tarjoaisiko tämäntyyppinen laitteisto mitään konkreettisia etuja klassisiin tietokoneisiin verrattuna.

Meidän ei siis pitäisi odottaa näkevämme kvanttitietokonetta jokaisessa kotitoimistossa – mutta nyt näyttää siltä, ​​että lyhyellä aikavälillä emme myöskään saa odottaa sellaista jokaisessa tietojenkäsittelylaboratoriossa. Yhteenliitetyllä aikakaudellamme tästä seuraa, että huipputeknologiaa ei otettaisi käyttöön massat ennen kuin kaikki mutkat on silitetty.

"Lähellä aikavälillä kvantin kulutuksen malli on tällainen pilvikäyttö", Chow huomauttaa. Toistaiseksi näyttää siltä, ​​että kvanttilaitteiston etäkäyttö on tehokkain tapa.

IBM antaa laitteistonsa ihmisten käsiin, jotka löytävät käytännön käyttöä juuri nyt, ja se varmasti muokkaa kvanttilaskennan jatkuva kehitys.

Samaan aikaan IBM Q -alustan luonne tarkoittaa, että opitut opetukset voidaan muuttaa parannuksiksi, jotka hyödyttävät käyttäjäkunnan pituutta ja laajuutta erittäin nopeasti.

Mitä IBM saa siitä, että se tarjoaa laitteistonsa sellaisten käyttäjien saataville, jotka eivät muuten pystyisi työskentelemään kvanttitietokoneen kanssa? No, kaikki kvanttilaitteiston käyttämisestä saatu oppiminen olisi jaettu useisiin laboratorioihin. Mutta IBM Q: n ansiosta se kaikki palaa omaan projektiinsa. Älä odota kehityksen hidastuvan lähiaikoina.

Toimittajien suositukset

• RTX 4090 on jo loppuunmyyty. Näin voit silti hankkia sellaisen
• Iso-Britannian laboratoriossa, joka yhdistää aivot kvanttitietokoneisiin
• Tutkijat luovat "puuttuvan palapelin" kvanttilaskentaa kehittäessään
• Tutustu Silqiin: Ensimmäinen intuitiivinen ohjelmointikieli kvanttitietokoneille
• Honeywell tekee harppauksen termostaateista kvanttitietokoneisiin