IBM-ის ამბიციური მილიონი კუბიტიანი კვანტური კომპიუტერული გეგმა

IBM, მსოფლიოში ერთ-ერთი უძველესი ტექნოლოგიური კომპანია, მაცივარს აშენებს. ეს, თავისთავად, არ არის უპრეცედენტო. სხვა ტექნიკურ კომპანიებს აქვთ ადრე აშენდა მაცივრები. LG ყიდის შთამბეჭდავ Wi-Fi-თან დაკავშირებულ LG InstaView Door-in-Door Smart მაცივარს. Samsung, სხვა გლობალური მოწყობილობების მწარმოებელი, აწარმოებს შესანიშნავ RF23J9011SR 4-კარიან Flex-ს Power Cool ფუნქციით.

მაგრამ IBM-ის მაცივარი (ჯერ კიდევ დამუშავების პროცესშია) განსხვავებულია. ძალიან განსხვავებული, ფაქტობრივად. ის უზარმაზარი იქნება ერთი რამისთვის: 10 ფუტი სიმაღლე და 6 ფუტი სიგანე. ასევე იქნება წარმოუდგენლად ცივი, დაახლოებით 15 მილიკელვინი, ან -459 ფარენჰეიტი, რაც უფრო ცივია ვიდრე კოსმოსი. მას ასევე ეწოდა ჯეიმს ბონდის ფილმის, ოქროს თვალის სახელი.

თუმცა, ყველაზე დიდი განსხვავება მასსა და თქვენს მოწინავე სამზარეულოს მაცივარს შორის არის მისი დაგეგმილი შიგთავსი. ნუ ელოდებით ჩაშენებულ კვერცხის საყრდენს, ბოსტნეულის უჯრებს და ადგილს თქვენი სეზონური კვერცხისთვის. ამის ნაცვლად, ის იქნება მსოფლიოში პირველი 1 მილიონი კუბიტიანი კვანტური კომპიუტერის სახლი - როგორც კი ის ასევე აშენდება.

„კვანტური ეფექტების გამოსავლენად, [კვანტური კომპიუტერები] უნდა გაცივდეს უკიდურესად დაბალ ტემპერატურამდე. ჯერი ჩაუგანუცხადა IBM-ის Quantum Hardware System Development-ის დირექტორმა Digital Trends-ს. ”სინამდვილეში, მთელი ინფრასტრუქტურა, რომელიც ირგვლივ მოძრაობს, თვით პროცესორიც კი მოითხოვს საკმაოდ გაგრილებას, განსაკუთრებით მაშინ, როცა მას ადიდებთ, არა?”

სკალირების ამ პროცესმა მიიყვანა ჩოუ და მისი გუნდი გარდაუვალ დასკვნამდე, რომ IBM ნამდვილად სჭირდებოდა სამაცივრო ბიზნესში შესვლა - ყოველ შემთხვევაში, როდესაც საქმე ეხება საკუთარ კვანტს კომპიუტერები. ერთი რამ არის შეზღუდვა მიმდინარე გაგრილების სიმძლავრეზე. შემდეგ არის ისეთი პრობლემები, როგორიცაა ვაკუუმის მთლიანობის შენარჩუნება და გაციებისთვის საჭირო სხვადასხვა კომპონენტების წონის დაბალანსება. კომპიუტერულმა მეცნიერმა ალან ქეიმ ერთხელ თქვა, რომ კომპანიამ, რომელიც სერიოზულად ზრუნავს პროგრამულ უზრუნველყოფაზე, ასევე უნდა ააშენოს საკუთარი აპარატურა. შესაძლოა ამის კვანტური ეკვივალენტი იყოს ის, რომ კომპანიამ, რომელიც სერიოზულად ზრუნავს კვანტურ გამოთვლებზე, უნდა ააშენოს არა მხოლოდ საკუთარი კვანტური კომპიუტერი, არამედ საკუთარი მაცივარი მის განსათავსებლად.

”თუ ჩვენ უბრალოდ გავაკეთებთ კონვერტის უკანა სკალირებას, თქვენ დაიწყებთ იმის დანახვას, რომ რაღაც მომენტში ის, რაც შეგიძლიათ მიიღოთ კომერციული გამყიდველებისგან, არ არის საკმარისი,” - თქვა ჩოუმ. ”თქვენ უნდა დაიწყოთ ფიქრი იმაზე, თუ როგორ უნდა აიძულოთ [ამ] მიღმა?”

რა ხდის კვანტურ გამოთვლას ასე განსხვავებულს და მიმზიდველს?

IBM-ის სუპერ მაცივარი, გარკვეულწილად, წითელი ქაშაყია. ეს ცოტათი ჰგავს ახალი ლამაზი ავტოფარეხის აშენებას იმ Tesla-სთვის, რომელსაც თქვენ მიწოდებთ. რა თქმა უნდა, ეს ლამაზი დისტანციური მართვის ავტოფარეხის კარი, რომელიც თქვენ დააინსტალირეთ, საინტერესოა - მაგრამ ეს ასე არ არის The ამაღელვებელი ცოტა. ამ ანალოგიით, ახალი Tesla Model S ან Cybertruck არის IBM-ის დაგეგმილი ერთი მილიონი კუბიტიანი კვანტი. და, იმ პირობით, რომ IBM-ს შეუძლია ააშენოს ის, როგორც დაგეგმილი იყო, ის იქნება ყველაზე მტკივნეული, ვიდრე ღირსეული მსოფლიოში ყველაზე დახვეწილი მაცივარი.

კვანტური კომპიუტერები პირველად შემოგვთავაზა 1980-იან წლებში ამერიკელმა ფიზიკოსმა პოლ ბენიოფმა, თუმცა კვანტური მექანიკა, რომელზეც ისინი დაფუძნებულია, თარიღდება. 1920-იან წლებამდე, როდესაც ფიზიკოსებმა შეამჩნიეს, რომ ზოგიერთმა ექსპერიმენტმა არ გამოიღო ის შედეგები, რაც მათ იწინასწარმეტყველეს მათი ამჟამინდელი გაგებით. ფიზიკა. რიჩარდ ფეინმანმა, დევიდ დოიჩმა, იური მანინმა და სხვებმა გამოიყენეს ტურინგის მანქანის კვანტური მექანიკური მოდელის იდეა და ვარაუდობდნენ რომ კვანტური კომპიუტერი შეიძლება გამოვიყენოთ ისეთი საგნების სიმულაციისთვის, რისი სიმულაციაც უბრალოდ შეუძლებელია კლასიკური კომპიუტერის მეშვეობით კლასიკური გამოყენებით ფიზიკა. 1994 წელს დენ საიმონმა აჩვენა, რომ კვანტური კომპიუტერი შეიძლება იყოს ექსპონენტურად უფრო სწრაფი ვიდრე კლასიკური კომპიუტერი.

კვანტურთან ერთ-ერთი დიდი განსხვავებაა სუპერპოზიციის კონცეფცია. კლასიკური კომპიუტერი შეიძლება იყოს A ან B მდგომარეობა (ან, ორობითი თვალსაზრისით, ერთი ან ნული). კვანტური კომპიუტერი შეიძლება იყოს ამ ორის ნაზავი. (ეს არის შრედინგერის კატის სააზროვნო ექსპერიმენტი რომელშიც კატა ყუთში შეიძლება იყოს ან ცოცხალი, მკვდარი, ან ცოცხალი და მკვდარი ერთდროულად.) შემდეგ არის სხვა ცნებები. როგორიცაა კოლაფსი, გაურკვევლობა და ჩახლართულობა, რაც კვანტურ კომპიუტერებს ძალიან განსხვავებულად აქცევს იმ კომპიუტერებისგან, რაც მე და თქვენ გავიზარდეთ on.

ისევე, როგორც კლასიკური კომპიუტერი მუშაობს ბიტებზე, კვანტური კომპიუტერები მუშაობენ კუბიტებზე მოხსენიებული. ამჟამად, IBM-ის ამჟამინდელი უდიდესი კვანტური კომპიუტერი 65 კუბიტია. 2023 წლისთვის მას სურს შექმნას ერთი 1000 კუბიტით. და გარკვეული პერიოდის შემდეგ - თარიღი, რომელსაც კომპანია არ დადებს ვალდებულებას, მაგრამ რაც ნამდვილად არის მის საგზაო რუკაზე - ის ააშენებს 1 მილიონი კუბიტის მანქანას.

65 კუბიტიდან მილიონ კუბიტზე გადახტომა საკმაოდ ნახტომია. მაგრამ გამოთვლები, თუნდაც კლასიკური გამოთვლები, საკმაოდ კარგი აღმოჩნდება, როდესაც საქმე ექსპონენციურ ნახტომებს ეხება. მურის კანონი ნათქვამია, რომ ტრანზისტორების რაოდენობა, რომლებიც შეიძლება მოთავსდეს მიკროსქემის დაფაზე, დაახლოებით ორ წელიწადში ორჯერ იზრდება. ყველაზე ახლოს კვანტური მურის კანონთან არის ის, რაც მოიხსენიება, როგორც ვარდების კანონი, რომელიც ჩამოყალიბებულია ჯორდ როუზის მიერ 2002 წელს. როუზის კანონი ამბობს, რომ კვანტურ კომპიუტერში კუბიტების რაოდენობა ორმაგდება ყოველ რამდენიმე წელიწადში.

მურის კანონთან შედარებით, ვარდების კანონის მნიშვნელობა კიდევ უფრო ღრმაა, რადგან, როგორც პიტერ დიამანდისი და სტივენ კოტლერი აღნიშნავენ თავიანთ წიგნში. მომავალი იმაზე სწრაფია ვიდრე თქვენ ფიქრობთ: როგორ გარდაქმნის კონვერტაციული ტექნოლოგიები ბიზნესს, ინდუსტრიებსა და ჩვენს ცხოვრებას, კუბიტებს სუპერპოზიციაში გაცილებით მეტი სიმძლავრე აქვთ, ვიდრე ბინარულ ბიტებს ტრანზისტორებში.

იმის გამო, რომ „მეტი“ ყოველთვის არ უდრის „უკეთესს“, IBM-ის ერთ-ერთი კონცეპტუალური შესწორება ამ ცნებაში ეფუძნება უფრო ნიუანსურ კონცეფციას, რასაც IBM კვანტურ მოცულობას უწოდებს. ”ეს არ არის მხოლოდ კუბიტების ფიზიკური რაოდენობის სკალირება,” - თქვა ჩაუმ. „საბოლოო ჯამში, საქმე ეხება როგორც კუბიტების რაოდენობას, ასევე მათ შესრულებას; რამდენად დიდი მიკროსქემის შეგიძლიათ რეალურად გაუშვათ ამ აპარატურაზე, სანამ კუბიტები გაქრება და თქვენი კვანტური ინფორმაცია გაქრება. კვანტური მოცულობა ასეთი მეტრიკაა“.

რას უნდა ველოდოთ, როცა კვანტურ კომპიუტერებს ელით

"ყველაფერს, რასაც ჩვენ რეალურს ვუწოდებთ", - თქვა ნილს ბორმა, კვანტური მექანიკის ერთ-ერთი დამფუძნებელი ფიგურა, "შექმნილია საგნებისგან, რომლებიც არ შეიძლება ჩაითვალოს რეალურად". კვანტური სუპერპოზიციის წინაპირობის გათვალისწინებით, ალბათ მიზანშეწონილია, რომ კვანტური კომპიუტერები დღეს არსებობენ უცნაურ ბინდის სამყაროში აქ და არა. აქ. IBM არის მხოლოდ ერთ-ერთი კომპანია, რომელმაც ააშენა ფუნქციონალური კვანტური კომპიუტერები (Google, Baidu, არიან Amazon ზოგიერთი სხვა დიდი სახელები). არსებობს ასევე კვანტური ალგორითმები - ზოგიერთ შემთხვევაში, ისეთებიც, რომლებიც ჯერ არ შეიძლება ეფექტურად იმუშაონ კვანტურ კომპიუტერებზე, რომლებიც ადამიანებმა ააშენეს.

და მაინც, ცნებებისა და აღფრთოვანების ყველა მტკიცებულების მიუხედავად, სამართლიანია იმის თქმა, რომ სამყარო ჯერ კიდევ არ დაწყებულა კვანტური გამოთვლის უზარმაზარ ძალაზე წვდომასთან. ”რას გულისხმობს [კვანტური გამოთვლა] რეალური აპლიკაციების თვალსაზრისით, ჯერ კიდევ არ არის ბოლომდე ცნობილი,” - თქვა ჩაუმ.

ზოგიერთი ყველაზე საინტერესო პოტენციური გამოყენების შემთხვევა - იქნება ეს გამოთვლითი ქიმია, ფინანსური მოდელირება, კიბერუსაფრთხოება და კრიპტოვალუტა, ან მოწინავე პროგნოზირება - რჩება მოჩვენება კვანტურში მანქანა. ჯერ-ჯერობით მაინც.

რატომ არის IBM ორიენტირებული კვანტურ გამოთვლებზე? ”ჩვენი ყურადღება გამახვილებულია იმაზე, თუ როგორ მივაწოდოთ გამოთვლების მომავალი,” - თქვა ჩოუმ. კვანტური ამ მომავლის გარდაუვალი ნაწილია.

კვანტური გამოთვლა არის IBM-ის სამი დიდი ფსონი მომავლისთვის. მომავალი ტექნოლოგიების ეს წმინდა სამება შედგება კვანტური გამოთვლისგან, ხელოვნური ინტელექტისგან და ღრუბლისგან. მაგრამ ეს არ არის ინდივიდუალური ფსონები, როგორც ეს მოხდება, თუ თქვენს დანაზოგს ჩადებთ სამ პერსპექტიულ სტარტაპში, სჯერა, რომ სამიდან ერთ-ერთს აქვს შანსი გახდეს ერთრქა, რომელიც ანაზღაურებს ნებისმიერ დანაკარგს დანარჩენი ორი.

Quantum, მაგალითად, შეიძლება იყოს თამაშის შემცვლელი A.I. ეჭვგარეშეა, რომ ხელოვნური ინტელექტი - და, განსაკუთრებით, მანქანათმცოდნეობა - სარგებლობდა გასაოცარი მიღწევებით კლასიკური გამოთვლითი არქიტექტურის გამოყენებით. მაგრამ კვანტური ჰპირდება, რომ კიდევ უფრო დააჩქარებს საქმეს. მანქანური სწავლების მიმდინარე ალგორითმების კვანტური ვერსიები (ან, უფრო სავარაუდოა, სრულიად ახალი, ბევრად უფრო სწრაფი ალტერნატივები) შეძლებს შეასრულოს უზარმაზარი მონაცემების საფუძველზე A.I. გამოთვლები მნიშვნელოვნად სწრაფად განაკვეთი. ისინი შეძლებენ გაუმკლავდნენ განზომილებების უამრავ რაოდენობას, რომლებიც წარმოიქმნება მონაცემებიდან და შეადგინონ ისინი დიდ კვანტურ ფუნქციურ სივრცეში. კვანტური ჩახლართულობა შეიძლება გამოყენებულ იქნას ახალი შაბლონების აღმოსაჩენად, რომლებიც შეუძლებელია ტრადიციული კლასიკური გამოთვლით.

მცურავი კვანტურ ღრუბელზე

ღრუბელი ასევე არის IBM-ის კვანტური ფსონის ფუნდამენტური ნაწილი. ზოგადად რომ ვთქვათ, კლასიკური გამოთვლების პოპულარული პროგრესი იყო მაინფრემიდან მინიკომპიუტერებზე გადასვლა პერსონალურ კომპიუტერებზე. 1950-იან წლებში ადამიანებს მხოლოდ დიდ, კონდიცირებულ ოთახებში ჰქონდათ წვდომა უზარმაზარ კომპიუტერებზე. 1970-იანი წლების ბოლოს და 80-იანი წლებისთვის ადამიანებს სახლებში კომპიუტერები ჰქონდათ. 1990-იან წლებში ადამიანებს ჰქონდათ ლეპტოპები, რომელთა ტარებაც შეეძლოთ ჩანთებით. დღეს ჩვენ გვაქვს კომპიუტერები სმარტფონების სახით, რომლებიც ჯიბეში გვაქვს.

ნაკლებად სავარაუდოა, რომ კვანტური კომპიუტერები განიცდიან ფორმის ფაქტორის იგივე ცვლილებას კვანტური კომპიუტერის მოთხოვნების გამო (როგორიცაა უკიდურესი გაგრილება).

„თქვენს მაგიდაზე [ფიზიკური კვანტური კომპიუტერის ქონა] შეიძლება ვცდები, მაგრამ ჩემთვის გაუგებარია, რომ ეს ასე იქნება“, - თქვა ჩოუმ. ”თქვენ მიერ აშენებული სისტემების უმეტესობა მოითხოვს კვანტური თანმიმდევრულობის ამ დონეს, იქნება ეს სუპერგამტარი სისტემა. ან ხაფანგში მყოფი იონები, ყველა მათგანს სჭირდება საკმაოდ მცირე ინფრასტრუქტურა მათი შესანარჩუნებლად - და განსაკუთრებით, როდესაც თქვენ მასშტაბებს აკეთებთ მაღლა.”

მაგრამ ეს ის ადგილია, სადაც ღრუბლოვანი გამოთვლის დარღვევა ჩნდება სურათზე. Cloud Computing ნიშნავს, რომ მომხმარებლებს აქვთ წვდომა სუპერკომპიუტერის შესაძლებლობებზე, მიუხედავად იმისა, არიან თუ არა ისინი იმავე ფიზიკურ სიახლოვეს. გამოთვლითი სიმძლავრე ან საცავი აღარ შემოიფარგლება იმ აპარატურით, რომელიც ხელმისაწვდომია თქვენს მაგიდაზე ისე, როგორც ეს იყო 20 წლის წინ.

„დღეს იმდენი რამ კეთდება ღრუბელზე [და] ხალხი ვერც კი ამჩნევს“, - თქვა ჩოუმ. „რამდენჯერ აცნობიერებენ ადამიანები, რომ რაღაც არ მუშავდება თავისით ლეპტოპები ან საკუთარ ტელეფონებზე, მაგრამ სადმე სხვაგან? ასე იმუშავებს ღრუბელზე კვანტური.

გარკვეულწილად, რამდენად არის კვანტური გამოთვლა უკვე სამუშაო. 2016 წლის მაისში IBM-მა გამოუშვა თავისი კვანტური გამოცდილება, ხუთ კუბიტიანი კვანტური პროცესორი და დაკავშირებული შესატყვისი სიმულატორი, რომელიც მომხმარებლებს საშუალებას აძლევს განახორციელონ ექსპერიმენტები კვანტურ კომპიუტერულ სისტემაზე. დღეისათვის, IBM Quantum-მა განათავსა 32 კვანტური პროცესორი ღრუბელზე, 280 000-ზე მეტი მომხმარებელი მთელ მსოფლიოში ერთობლივად მუშაობს ყოველდღიურად 1 მილიარდზე მეტ კვანტურ წრეზე. რაც უფრო მძლავრი კვანტური კომპიუტერები გახდება ხელმისაწვდომი, ისინიც ხელმისაწვდომი იქნება მომხმარებლებისთვის ღრუბლის საშუალებით.

”თქვენ გექნებათ პრობლემები, რომლებიც ბუნებრივად მოგვარდება საუკეთესო ტექნიკის გამოყენებით, რომელიც ჩვენ ვიცით ტრადიციულ კომპიუტერებში”, - თქვა ჩოუმ. ”მაგრამ არის ამ პრობლემების ისეთი ნაწილებიც, რომლებიც დღეს გადასაჭრელად ძალიან რთულია [თუნდაც მაღალი ხარისხის გამოთვლითი სისტემებით], რომლებიც შეიძლება იყოს შესაფერისი კვანტური კომპიუტერებისთვის.”

არა, თქვენ არ გაუშვით თქვენი Excel ელცხრილი კვანტურ კომპიუტერზე უახლოეს მომავალში (თუ ოდესმე). კლასიკურ კომპიუტერებს კარგად შეუძლიათ Excel-ის გაშვება. მაგრამ აპლიკაციების ნაწილებს, რა თქმა უნდა, შეუძლიათ გამოიყენონ კვანტური შესაძლებლობები, იქნება ეს დაშიფვრის ან უკეთესი მანქანური სწავლისთვის. შეიძლება არსებობდეს კიდევ უფრო მომხიბვლელად არასერიოზული მაგალითები. Მაგალითად, ჯეიმს ვუტონიIBM-ის კიდევ ერთი ინჟინერი იყენებს კვანტურ გამოთვლებს შემთხვევითი რელიეფის წარმოქმნა კომპიუტერული თამაშების ფარგლებში. ოდესმე გიოცნებიათ თამაშზე, რომელსაც შეეძლო მთლიანად ხელახლა კონფიგურაცია მოახდინოს ყოველ ჯერზე, როდესაც თამაშობთ წარმოუდგენელ დონეზე? Quantum შენი პასუხია.

ჰიბრიდული მოდელი

„ეს არის ის, რასაც ჩვენ ვგულისხმობთ ღრუბლის ჰიბრიდულ გამოთვლით მოდელში“, - თქვა ჩოუმ. „თქვენ გექნებათ თქვენი პრობლემური დატვირთვა, რომელიც იკვებება კომპიუტერში და სწორი ნაწილები მიდის კლასიკურ კომპიუტერზე, ხოლო დანარჩენი ნაწილები მიდის კვანტურ კომპიუტერზე. შემდეგ გამოდის გამოსავალი. ეს არის სურათი, რომელიც შეგიძლიათ წარმოიდგინოთ მომავალში. [Quantum is] არ არის [კლასიკური კომპიუტერების] შემცვლელი, მაგრამ ისინი აუცილებლად იმუშავებენ ხელიხელჩაკიდებულები.

IBM არ აიღებს ვალდებულებას, როდის მიაწვდის თავის მილიონ კუბიტს კომპიუტერს - ან, ამ საკითხზე, როდის დასრულდება მისი Goldeneye მაცივარი. მაგრამ საკმაოდ ნათელია მისი რწმენის შესახებ, რომ კვანტური გამოთვლა იქნება თამაშის შეცვლა.

Ში ამ წლის დასაწყისში IBM-ის ბლოგისთვის დაწერილი პოსტიჯეი გამბეტამ, IBM-ის თანამშრომელმა და კვანტური გამოთვლის ვიცე-პრეზიდენტმა, IBM-ის კვანტური კომპიუტერების შემდეგი თაობა შეადარა Apollo-ს მისიებს, რამაც გამოიწვია მთვარეზე დაშვება. ეს საკმაოდ შედარებაა. ის ასევე შეიძლება იყოს ზუსტი.

აქ 2020 წელს, პერსპექტივით ა ახალი მთვარე დაშვება მომაბეზრებლად უფრო ახლოს, ვიდრე ეს იყო ათწლეულების განმავლობაში, ეს ბევრად უფრო ოპტიმისტურ შედარებად ჟღერს, ვიდრე ეს შეიძლება ყოფილიყო რამდენიმე წლის წინ. უნდა ღირდეს ლოდინი.

რედაქტორების რეკომენდაციები

• AI-ს შეუძლია შეცვალოს დაახლოებით 7800 სამუშაო ადგილი IBM-ში დასაქმების პაუზის ფარგლებში
• დიდი ბრიტანეთის ლაბორატორიაში, რომელიც აკავშირებს ტვინებს კვანტურ კომპიუტერებთან
• IBM-ის ახალი 127 კუბიტიანი პროცესორი არის მნიშვნელოვანი მიღწევა კვანტურ გამოთვლებში
• მკვლევარებმა კვანტური გამოთვლის შემუშავებაში შექმნეს "დაკარგული ნაჭერი".
• IBM-ის პრეზიდენტი ადასტურებს, რომ ჩიპების დეფიციტი კიდევ "რამდენიმე წლით" გაგრძელდება