IBM Q donosi moć kvantnog računalstva ljudima koji ga zapravo mogu koristiti

Vjerojatno nikad nećete sami koristiti kvantni hardver, ali postoji velika vjerojatnost da ćete imati koristi od istraživanja koja ne bi mogla biti dovršena bez njega. Jedinice i nule konvencionalnih računala nikada ne bi mogle postići vrstu obrade za koju je kvantno računalstvo sposobno.

Mogućnosti su neograničene, ali postoji jedna važna prepreka: ako ljudi zapravo nemaju pristup kvantnim računalima, tehnologija je tek nešto više od intrigantnog znanstvenog projekta. Ako računalni znanstvenici, akademski istraživači i drugi nemaju pristup hardveru, polje nikada neće napraviti sljedeći korak naprijed.

IBM-ov odgovor na ovaj problem je a platformu u oblaku nazvanu IBM Q. Otkako je program pokrenut u svibnju 2016., korisnicima je dao način korištenja kvantnog računanja bez izravnog pristupa kvantnom računalu.

Samog hardvera možda nema u izobilju - ali zahvaljujući IBM Q, sveprisutan je.

Kvantna izgradnja

Upoznao sam Boba Sutora, potpredsjednika za IBM Q strategiju i ekosustav na prepunom izložbenom prostoru u konferencija IBM Think u travnju. Stajali smo nekoliko centimetara od kriostata, dijela složene arhitekture koja omogućuje kvantno računanje.

"Pravi kvantni uređaj, kubiti, žive ovdje", rekao mi je Sutor, pokazujući na mali odjeljak u podnožju strukture. “Ovo se održava vrlo blizu apsolutne nule. 0,015 kelvina. To je malo iznad apsolutne nule, gdje se ništa ne miče."

Hlađenje je čest čimbenik među mnogim projektima kvantnog računalstva iz prošlog desetljeća. Niske temperature olakšavaju održavanje okruženja u kojem može doći do zapetljanja. To je jedan od najvećih izazova s ​​kojima se susreću znanstvenici i inženjeri koji rade na ovom polju: kako učiniti okolno područje dovoljno hladnim da hardver funkcionira kako je predviđeno.

Dok najhladniji dio kriostata gotovo doseže apsolutnu nulu, vrh strukture ima relativno mirna četiri stupnja kelvina. Svaki dio postaje postupno hladniji od vrha prema dnu, proces koji navodno traje ukupno 36 sati. Sutor ga naziva "slavljenim destilatorom", misleći na način na koji se helij koristi za izvođenje procesa destilacije koji ispire toplinu.

Lažni hardver

Dok mi Sutor priča o ovom složenom hardveru, on priznaje da se ovaj primjer zapravo ne koristi za izvođenje izračuna kao dio IBM Q platforme.

Kaže mi da su kubiti lažni - "zašto staviti jedan od naših vrhunskih čipova u nešto što samo luta uokolo?" – i da je sam kriostat malo "robusniji" od pravog McCoya, kako bi se osiguralo da se ne raspadne na komadiće tijekom prešanja turneja.

Godinama smo pokrivali kvantno računalstvo za Digital Trends, i još uvijek je bilo fascinantno vidjeti hardver 'u tijelu', čak i ako je to zapravo bila samo replika. Ali činjenica da IBM osjeća potrebu da sa sobom nosi fizički prikaz svojih kvantnih nastojanja dovoljno govori o trenutnom statusu ove tehnologije.

Godinama je kvantno računalstvo bilo nešto više od 'što-ako?' koje je fasciniralo računalne znanstvenike. Tada je to bio eksperiment. Sada zauzima čudnu ničiju zemlju, nudeći izravnu korist za istraživače čak i prije obećanja veliko univerzalno kvantno računalo je ispunjeno. Ipak, to je još uvijek relativno nišna tehnologija, iako IBM daje sve od sebe da je učini dostupnom.

Područje kvantnog računalstva razvija se nevjerojatnom brzinom, ali još je dalek put prije nego što dosegne svoj potencijal. Dio izazova je sam opseg ostvarivanja ovih ideja.

Sam koncept je zahtijevao značajnu količinu temelja u eksperimentalnoj fizici samo da bi krenuo s mrtve točke. Taj rad trebalo je poduprijeti inženjerskim pothvatima – na primjer, namotane žice koje vidite na slikama koje ovo ilustriraju članak implementirani su kako bi se spriječilo da se hardver sam raspadne na dijelove kako temperatura pada i metal ugovori. Trenutačno postoji zastrašujući zadatak razvoja ekosustava oko tehnologije.

Bilo je potrebno da tvrtka s težinom IBM-a pretvori nešto što je lako moglo završiti kao znanstveni projekt u tehnologiju koja je izvediva i praktična. Ali sada je veliki temeljni rad je već dovršen, poseban je fokus na tome kako ovaj hardver učiniti dostupnim, uz napore da se nastavi s postupnim poboljšanjima.

Rad od kuće

"Prije nekoliko godina, ovo je bio projekt fizike", rekao je Jerry Chow, menadžer IBM-ove eksperimentalne kvantne računalne grupe, govoreći za Digital Trends na konferenciji Think. “Bilo je to nešto za što ste morali biti u laboratoriju. Postavljanje na web bio je prvi korak.”

Napominje da je dio namjere s daljinskim pristupom koji se nudi putem IBM Q platforme bio sakriti dio temeljne fizike. Korisnici ne moraju nužno znati čemu doprinosi proces hlađenja - ili kako radi supravodljivi procesor. Nemogućnost potpunog razumijevanja inženjeringa kvantnog računala nije prepreka za ulazak.

Ovo se može činiti očiglednim, s obzirom da većina nas koristi uređaje poput pametnih telefona i prijenosna računala svakodnevno bez znanja o tome što je ispod haube. Razlika je u tome što je operativni kvantni hardver nevjerojatno rijedak u usporedbi.

Nedostatak financija ili tehničke stručnosti mogao bi spriječiti briljantne istraživače i istaknute studente da koriste kvantno računalo za obavljanje važnog posla. Ali IBM Q osigurava da čak i ako ti pojedinci imaju put do hardvera koji im je potreban.

Ovdje ne govorimo o pukom budućem potencijalu. Chow mi kaže da je 75 000 korisnika provelo više od 2,5 milijuna eksperimenata na IBM Q platformi, s oko 60 istraživačkih radova koji su objavljeni kao rezultat. "Postoji papir iz Japana o uplitanju 16 kubita i kako biste to zapravo učinili,” kaže Sutor. "To je prvi put da je netko to napravio na ovoj vrsti stroja."

Kada je ideja o kvantnim računalima prvi put postala popularna, jedno od najčešćih pitanja koje su ljudi postavljali bilo je kada mogu očekivati ​​da će takav sustav zamijeniti njihovo osobno računalo. Stručnjaci su odgovorili da zasad nije jasno hoće li ova vrsta hardvera ponuditi ikakve opipljive prednosti u odnosu na klasična računala.

Dakle, ne bismo trebali očekivati ​​da ćemo vidjeti kvantno računalo u svakom kućnom uredu - ali sada, čini se da u kratkom roku, ne bismo trebali očekivati ​​da ćemo ga vidjeti ni u svakom laboratoriju za informatiku. U našem međusobno povezanom dobu, slijedi da najsuvremenija tehnologija ne bi bila masovno uvedena sve dok se svi nedostaci ne izglade.

"Model za potrošnju kvantuma u kratkom roku je ova vrsta pristupa oblaku", napominje Chow. Za sada se čini da je udaljeni pristup kvantnom hardveru najučinkovitiji pristup.

IBM stavlja svoj hardver u ruke ljudima koji mogu pronaći praktičnu upotrebu upravo sada, a to će sigurno oblikovati tekuća evolucija kvantnog računalstva.

U isto vrijeme, priroda IBM Q platforme znači da se naučene lekcije mogu vrlo brzo pretvoriti u poboljšanja koja koriste cijeloj korisničkoj bazi.

Što IBM ima od stavljanja svog hardvera na raspolaganje korisnicima koji inače ne bi mogli raditi s kvantnim računalom? Pa, svo učenje iz korištenja kvantnog hardvera bilo bi rašireno po brojnim laboratorijima. Ali zahvaljujući IBM Q-u, sada se sve to vraća u vlastiti projekt. Ne očekujte da će se napredak uskoro usporiti.

Preporuke urednika

• RTX 4090 je već rasprodan. Evo kako ga još uvijek možete dobiti
• Unutar britanskog laboratorija koji povezuje mozgove s kvantnim računalima
• Istraživači stvaraju 'dio slagalice koji nedostaje' u razvoju kvantnog računalstva
• Upoznajte Silq: prvi intuitivni programski jezik za kvantna računala
• Honeywell radi skok od termostata do kvantnih računala