Hűtőszekrényt épít az IBM, a világ egyik legrégebbi technológiai vállalata. Ez önmagában nem példa nélküli. Más technológiai cégek is korábban hűtőket építettek. Az LG a lenyűgöző, Wi-Fi-csatlakozású LG InstaView Door-in-Door Smart hűtőszekrényt árulja. A Samsung, egy másik globális eszközgyártó, a kiváló RF23J9011SR 4-Door Flex Power Cool funkcióval készül.
Tartalom
- Mitől olyan más és vonzó a kvantumszámítás?
- Mire számíthat, ha kvantumszámítógépekre számít?
- Lebeg a kvantumfelhőn
- A hibrid modell
De az IBM hűtője (még fejlesztés alatt) más. Sőt, nagyon más. Egy dolog miatt hatalmas lesz: 10 láb magas és 6 láb széles. Elképzelhetetlenül hideg is lesz, 15 millikelvin vagy -459 Fahrenheit körül, ami hidegebb, mint a világűr. Nevét egy James Bond-filmről, a Goldeneye-ről is kapta.
Ajánlott videók
Azonban a legnagyobb különbség közte és a hagyományos konyhai hűtőszekrény között a tervezett tartalma. Ne várjon beépített tojástartót, zöldségfiókokat és helyet a szezonális tojáslikőrnek. Ehelyett a világ első 1 millió kubites kvantumszámítógépének ad otthont – miután ez is megépült.
Összefüggő
- A tudósok áttörést értek el a kvantumszámítás terén
- Az 5 legnagyobb számítástechnikai bejelentés a CES 2022-ről
- Az IBM azt állítja, hogy új processzora valós időben képes észlelni a csalásokat
"A kvantumhatások megjelenéséhez a [kvantumszámítógépeket] rendkívül alacsony hőmérsékletre kell hűteni" Jerry Chow, az IBM Quantum Hardware System Development igazgatója elmondta a Digital Trendsnek. "Valójában az összes infrastruktúra, amely még csak maga a processzor körül mozog, megfelelő mennyiségű hűtést igényel, különösen, ha növeli, nem igaz?"
Ez a növekedési folyamat vezette Chow-t és csapatát arra az elkerülhetetlen következtetésre, hogy az IBM valóban szüksége volt rá, hogy bekerüljön a hűtési üzletágba – legalábbis ami a saját mennyiségét illeti számítógépek. Egyrészt a jelenlegi hűtési kapacitás korlátozott. Azután olyan problémák merülnek fel, mint a vákuum integritásának megőrzése és a hűtéshez szükséges különféle alkatrészek súlyának kiegyensúlyozása. Alan Kay informatikus egyszer azt mondta, hogy a szoftvereket komolyan vevő cégnek saját hardvert is kellene készítenie. Ennek talán az kellene, hogy a kvantum megfelelője az legyen, hogy a kvantumszámítással foglalkozó vállalatnak ne csak saját kvantumszámítógépet kell készítenie, hanem saját hűtőszekrényt is kell elhelyeznie.
„Ha csak a boríték hátulsó méretezését végezzük, akkor azt látjuk, hogy egy bizonyos ponton az, amit a kereskedelmi szállítóktól kaphat, elmarad” – mondta Chow. „El kell kezdened azon gondolkodni, hogyan tudsz túllépni [en]?”
Mitől olyan más és vonzó a kvantumszámítás?
Az IBM szuperhűtője bizonyos szinten vörös hering. Kicsit olyan, mintha egy divatos új garázst építenél az általad szállított Tesla számára. Persze, az a díszes távirányítós garázskapu, amelyet beszerelt, izgalmas – de nem az a izgalmas kicsit. Ebben a hasonlatban az új Tesla Model S vagy a Cybertruck az IBM tervezett egymillió kvbites kvantuma. És feltéve, hogy az IBM a terveknek megfelelően meg tudja építeni, akkor ez egy ócska lesz, több mint méltó a világ legkifinomultabb hűtőszekrényéhez.
A kvantumszámítógépeket először az 1980-as években Paul Benioff amerikai fizikus javasolta, bár a kvantummechanika, amelyen alapulnak. az 1920-as évekig, amikor a fizikusok kezdték észrevenni, hogy bizonyos kísérletek nem hozták azt az eredményt, amelyet a jelenlegi ismereteik alapján megjósoltak. fizika. Richard Feynman, David Deutsch, Yuri Manin és mások megragadták a Turing-gép kvantummechanikai modelljének ötletét, hogy egy kvantumszámítógépet fel lehetne használni olyan dolgok szimulálására, amelyeket egyszerűen nem lehet szimulálni egy klasszikus számítógépen a klasszikus számítógép segítségével. fizika. 1994-ben Dan Simon megmutatta, hogy egy kvantumszámítógép is lehet exponenciálisan gyorsabb, mint egy klasszikus számítógép.
Az egyik nagy különbség a kvantummal szemben a szuperpozíció fogalma. A klasszikus számítógép lehet A vagy B állapot (vagy bináris értelemben egy vagy nulla). A kvantumszámítógép a kettő keveréke lehet. (Az a Schrödinger macska gondolatkísérlete amelyben egy dobozban lévő macska lehet élő, halott, vagy egyszerre élő és halott.) Aztán vannak más fogalmak is. mint az összeomlás, a bizonytalanság és az összefonódás, amelyek miatt a kvantumszámítógépek nagyon különböznek azoktól, amelyekben te és én felnőttünk tovább.
Ugyanúgy, ahogy a klasszikus számítógépek bitekkel, a kvantumszámítógépek az úgynevezett qubitekkel működnek. Jelenleg az IBM jelenlegi legnagyobb kvantumszámítógépe 65 qubittel rendelkezik. 2023-ra egy 1000 qubiteset akar építeni. És valamikor ezután – a cég nem vállalja el magát, de minden bizonnyal az ütemtervében szerepel – egy 1 millió qubit-es gépet fog építeni.
65 qubitről millió qubitre ugrás nagy ugrás. De a számítástechnika, még a klasszikus számítástechnika is, elég jónak bizonyul, ha exponenciális ugrásokról van szó. Moore törvénye kimondja, hogy az áramköri lapra elhelyezhető tranzisztorok száma körülbelül kétévente megduplázódik. A kvantumnak a Moore-törvényhez legközelebb álló része az, amit Rose-törvénynek neveznek, amelyet Geordie Rose fogalmazott meg 2002-ben. Rose törvénye kimondja, hogy a qubitek száma egy kvantumszámítógépben pár évente megduplázódik.
Moore törvényéhez képest a Rose-törvény következményei vitathatatlanul még mélyebbek, mert ahogy Peter Diamandis és Steven Kotler megjegyzi könyvében A jövő gyorsabb, mint gondolnád: hogyan alakítják át a konvergáló technológiák az üzletet, az iparágakat és az életünket, a szuperpozícióban lévő qubiteknek sokkal nagyobb erejük van, mint a tranzisztorokban lévő bináris biteknek.
Mivel a „több” nem mindig egyenlő a „jobb”-val, az IBM egyik koncepcionális módosítása ennek a fogalomnak az árnyaltabb koncepcióján alapul, amit az IBM kvantumtérfogatnak nevez. "Nem csak a qubitek fizikai számának skálázásáról van szó" - mondta Chow. „Végül a qubitek számáról és a teljesítményükről is szó van; mekkora áramkört tud valójában futtatni ezen a hardveren, mielőtt a qubitek dekoherálódnának és a kvantuminformációi eltűnnének. A kvantumtérfogat egy ilyen mérőszám.”
Mire számíthat, ha kvantumszámítógépekre számít?
„Minden, amit valódinak nevezünk – mondta Niels Bohr, a kvantummechanika egyik alapító alakja –, olyan dolgokból áll, amelyeket nem lehet valódinak tekinteni. Tekintettel a kvantum-szuperpozíció előfeltevésére, talán helyénvaló, hogy a kvantumszámítógépek ma egy furcsa szürkületi világban léteznek, és nem. itt. Az IBM csak egyike azoknak a cégeknek, amelyek működő kvantumszámítógépeket építettek (a Google, a Baidu és az Amazon is a többi nagy név közé tartozik). kvantum algoritmusok is - bizonyos esetekben olyanokat, amelyeket még nem lehet hatékonyan futtatni az emberek által épített kvantumszámítógépeken.
Mindazonáltal, a fogalmak és az izgalom okai ellenére, jogos kijelenteni, hogy a világ még nem közeledett ahhoz, hogy kihasználja a kvantumszámítástechnika hatalmas erejét. „Még mindig nem teljesen ismert, hogy a [kvantumszámítástechnika] mit jelent a tényleges alkalmazások szempontjából” – mondta Chow.
"A jövő technológiáinak e szentháromsága a kvantumszámítástechnikából, a mesterséges intelligenciából és a felhőből áll."
Néhány a legizgalmasabb lehetséges felhasználási esetek közül – legyen szó számítási kémiáról vagy pénzügyiről modellezés, kiberbiztonság és kriptovaluta, vagy fejlett előrejelzés – maradjanak szellemek a kvantumban gép. Egyelőre legalábbis.
Miért összpontosít az IBM a kvantumszámításra? „Arra összpontosítunk, hogyan biztosítjuk a számítástechnika jövőjét” – mondta Chow. A kvantum ennek a jövőnek megkerülhetetlen része.
A kvantumszámítás az IBM három nagy jövőbeli tétjének egyike. A jövő technológiáinak e szentháromsága a kvantumszámítástechnikából, a mesterséges intelligenciából és a felhőből áll. De ezek nem egyéni fogadások, mint az lenne, ha három ígéretes startupba fektetné be megtakarításait, abban a hitben, hogy a három közül az egyiknek megvan az esélye, hogy egyszarvúvá váljon, amely több mint ellensúlyozza a másik kettő.
A Quantum például megváltoztathatja az A.I. Kétségtelen, hogy a mesterséges intelligencia – és legfőképpen gépi tanulás — a klasszikus számítástechnikai architektúra elképesztő fejlődését élvezte. De a kvantum azt ígéri, hogy még jobban felgyorsítja a dolgokat. A jelenlegi gépi tanulási algoritmusok kvantumverziói (vagy valószínűbb, hogy teljesen újak, sokkal gyorsabbak alternatívák) képesek lesznek hatalmas adatvezérelt A.I. a számításokat lényegesen gyorsabban mérték. Képesek lesznek kezelni az adatokból adódó elképesztő számú dimenziót, és feltérképezni azokat a nagy kvantum jellemző térben. A kvantumösszefonódás felhasználható olyan új minták felfedezésére, amelyek a hagyományos klasszikus számítástechnikával nem fedezhetők fel.
Lebeg a kvantumfelhőn
A felhő az IBM kvantumfogadásának is alapvető része. Általánosságban elmondható, hogy a klasszikus számítástechnika népszerű fejlődése a nagyszámítógépekről a miniszámítógépekre a személyi számítógépekre való átmenet volt. Az 1950-es években az emberek csak nagy, légkondicionált szobákban fértek hozzá a hatalmas számítógépekhez. Az 1970-es évek végén és a '80-as években az emberek otthonukban voltak számítógépek. Az 1990-es évekre az embereknek volt laptopjuk, amit a táskájukban vihettek. Ma már okostelefonok formájában vannak számítógépeink, amelyeket a zsebünkben hordunk.
Valószínűtlennek tűnik, hogy a kvantumszámítógépek alaktényezője ugyanolyan eltolódást tapasztaljon a kvantumszámítógépekkel szemben támasztott követelmények (például extrém hűtés) miatt.
„Azt illetően, hogy [van fizikai kvantumszámítógép] az asztalodon, lehet, hogy tévedek, de számomra nem világos, hogy ez így lesz” – mondta Chow. „A legtöbb olyan rendszer, amelyet építettél, és amelyek ilyen szintű kvantumkoherenciát igényelnek, legyen szó szupravezető rendszerről vagy csapdába esett ionok, mindegyik megfelelő infrastruktúrát igényel a karbantartásukhoz – és különösen a méretezés során fel."
De itt lép be a képbe a felhőalapú számítástechnika megzavarása. A felhőalapú számítástechnika azt jelenti, hogy a felhasználók hozzáférhetnek a szuperszámítógép-képességekhez, függetlenül attól, hogy ugyanazon a fizikai közelségben vannak-e. A számítási teljesítmény vagy a tárhely már nem korlátozódik az asztalán elérhető hardverre, ahogyan 20 évvel ezelőtt volt.
„Annyi minden történik ma a felhőn keresztül, [és] az emberek észre sem veszik” – mondta Chow. „Hányszor veszik észre az emberek, hogy valamit nem dolgoznak fel maguktól laptopok vagy a saját telefonjukon, de valahol máshol? Így fog működni a kvantum a felhő felett.”
Bizonyos mértékig ez az, hogy milyen a kvantumszámítás már dolgozó. 2016 májusában az IBM piacra dobta Kvantum Tapasztalat, egy öt qubites kvantumprocesszor és egy csatlakoztatott illesztési szimulátor, amellyel a felhasználók kvantumszámítógépes rendszeren végezhetnek kísérleteket. A mai napig az IBM Quantum 32 kvantumprocesszort telepített a felhőbe, és világszerte több mint 280 000 felhasználó együttesen több mint 1 milliárd kvantumáramkört futtat naponta. Ahogy egyre nagyobb teljesítményű kvantumszámítógépek válnak elérhetővé, ezek is elérhetőek lesznek a felhasználók számára a felhőn keresztül.
„Olyan problémái lesznek, amelyeket a hagyományos számítógépekben ismert legjobb technikák segítségével természetesen megoldanak” – mondta Chow. "De ezeknek a problémáknak vannak olyan részei is, amelyek túl bonyolultak ahhoz, hogy megoldják [még a nagy teljesítményű számítástechnikai rendszerekkel is], amelyek alkalmasak lehetnek kvantumszámítógépekre."
Nem, a közeljövőben (ha valaha) nem fogja futtatni az Excel-táblázatot kvantumszámítógépen. A klasszikus számítógépek tökéletesen futtatják az Excelt. De az alkalmazások egyes részei minden bizonnyal hasznosíthatják a kvantumképességeket, akár titkosításra, akár jobb gépi tanulásra. Lehetne még néhány lenyűgözően komolytalan példa is. Például, James Wootton, egy másik IBM mérnök kvantumszámítást használ erre véletlenszerű terepgenerálás a számítógépes játékokon belül. Álmodtál már valaha egy olyan játékról, amely elképzelhetetlen mértékben képes újrakonfigurálni magát minden alkalommal, amikor játszol? A kvantum a válaszod.
A hibrid modell
„Ezt értjük a hibrid felhőalapú számítási modellen” – mondta Chow. „A problémás munkateher egy számítógépbe kerül, és a megfelelő részek egy klasszikus számítógéphez, a többi rész pedig egy kvantumszámítógéphez kerül. Aztán jön a megoldás. Ez az a kép, amelyet el tud képzelni a jövőben. A [Quantum is] nem helyettesíti [a klasszikus számítógépeket], de minden bizonnyal kéz a kézben fognak működni.”
Az IBM nem vállalja, hogy pontosan mikor szállítja le millió kubites számítógépét – vagy ami azt illeti, mikor lesz kész a Goldeneye hűtője. De elég egyértelmű a meggyőződése, hogy a kvantumszámítás megváltoztatja a játékot.
Az a az IBM blogjára írt bejegyzés az év elején, Jay Gambetta, az IBM munkatársa és a kvantumszámítástechnikáért felelős alelnöke az IBM kvantumszámítógépeinek következő generációját a Holdraszállást eredményező Apollo-missziókhoz hasonlította. Ez eléggé az összehasonlítás. Lehet, hogy pontos is.
Itt 2020-ban, kilátásba helyezve a újholdas leszállás káprázatosan közelebb van, mint évtizedek óta, ez sokkal derűsebb összehasonlításnak tűnik, mint akár csak néhány évvel ezelőtt. Érdemes várni rá.
Szerkesztői ajánlások
- A mesterséges intelligencia mintegy 7800 álláshelyet cserélhet le az IBM-nél a munkaerő-felvételi szünet részeként
- Az Egyesült Királyságban az agyat kvantumszámítógépekkel összekötő laborban
- Az IBM új, 127 qubites processzora jelentős áttörést jelent a kvantumszámítás területén
- A kutatók „hiányzó kirakós darabot” hoznak létre a kvantumszámítástechnika fejlesztése során
- Az IBM elnöke megerősíti, hogy a chiphiány „néhány évig” tovább fog tartani
