IBM Q is geen vaporware. Het is een project dat al jaren in de maak is en dat kwantumberekeningen zou kunnen helpen zijn enorme potentieel te bereiken. De toekomst van kwantumcomputers komt misschien eerder dan u denkt.
Toen vorige week nieuws arriveerde over de stap van IBM om de eerste commercieel verkrijgbare universele kwantumcomputer aan te bieden, werd dit gekarakteriseerd als een ‘overdracht’ van IBM Research naar IBM Systems. Volgens de CTO en vice-president van quantum computing, technische strategie en systemen van het bedrijf, Scott Crowder, is dat niet helemaal het geval.
“Het is niet echt een ‘overdracht’, het is echt een partnerschap”, legt Crowder uit. “Dit is absoluut een overgangspunt van pure wetenschap, puur onderzoek naar engineering, ontwikkeling en commercialisering.”
Verwant
- In het Britse laboratorium dat hersenen verbindt met kwantumcomputers
- Onderzoekers creëren ‘ontbrekend puzzelstukje’ in de ontwikkeling van quantum computing
- Maak kennis met Silq: de eerste intuïtieve programmeertaal voor kwantumcomputers
‘Maar dit zijn de jaren veertig’, vervolgde hij, terwijl hij een vergelijking maakte met een beslissend tijdperk in de ontwikkeling van klassieke computers. “Dit zijn niet de jaren zestig of zeventig, dit zijn de jaren veertig. We bevinden ons nog in de kinderschoenen; we zijn nog steeds verantwoordelijk voor een groot deel van de basisprincipes, terwijl we tegelijkertijd proberen de systemen toegankelijk te maken voor een bredere groep mensen.’
Mensen vragen zich vaak af welke impact kwantumcomputers op hun dagelijkse leven zullen hebben. Door de eerste commercieel verkrijgbare universele kwantumcomputer aan te bieden, hoopt IBM daar achter te komen.
Kwantumcomputers naar de echte wereld brengen
IBM's persbericht over de aanstaande plannen voor kwantumhardware stond boordevol potentiële toepassingen voor de technologie en geanimeerde citaten van bedrijfspersoneel en experts in het veld. Daarentegen waren er weinig details over wanneer de kwantumcomputers zullen worden vrijgegeven. In de aankondiging van het bedrijf werd beloofd dat universele kwantumcomputers “over de hele wereld” aan partners zullen worden geleverd komende jaren.” Het verklaarde ook dat het de bedoeling is om in de komende paar jaar systemen met ongeveer 50 qubits te bouwen jaren.”
We bevinden ons nog in de kinderschoenen; we zijn nog steeds bezig met een groot deel van de basisprincipes.
Het feit dat slechts een vaag tijdsbestek openbaar is gemaakt, zou sommigen ertoe kunnen brengen te geloven dat IBM Q een poging is om een plek aan de kwantumtafel veilig te stellen zonder enige plannen in steen te zetten. Crowder beweert echter dat er achter gesloten deuren een strak schema bestaat.
“Ja, intern hebben we een rigide definitie van ‘de komende jaren’”, lachte hij. “We hebben aangekondigd dat het ons voornemen is om dit jaar systemen aan te bieden aan een selecte groep industriële partners. We hebben gezegd dat we ze in de komende jaren zouden upgraden naar een grootte van ongeveer 50 qubit.”
IBM Q is niet een project dat alleen bedoeld is voor goede berichtgeving in de pers. In feite verwees Crowder specifiek naar de intentie van het bedrijf om kwantumsystemen ‘echt’ te maken, in plaats van alleen maar ‘PowerPoint-presentaties en vaporware’ te zijn.
Terwijl de details van het tijdsbestek geheim worden gehouden, heeft IBM goede hoop dat IBM Q de volgende evolutie van quantum computing kan helpen bevorderen. En hoewel het bedrijf nog niet klaar is om een gedetailleerd schema met het publiek te delen, heeft het geen bedenkingen bij het afbakenen van hoe zijn kwantumhardware verschilt van andere systemen op de markt.
Wat zit er in een naam?
Tenzij je de ontwikkeling van quantum computing van heel dichtbij hebt gevolgd, ben je misschien in de war geweest toen IBM de eerste aankondigde commercieel verkrijgbare universele kwantumcomputer vorige week, aangezien D-Wave al meerdere kwantumhardware aan zakelijke gebruikers levert jaren.
D-Wave is echter bekritiseerd vanwege de manier waarop het zijn hardware presenteert. Het bedrijf promoot zijn producten op basis van het aantal qubits waartoe het meest recente systeem toegang heeft 2.000 qubits, wat veel meer is dan IBM’s ambitie om in de komende paar jaar een 50-qubit-systeem te produceren jaren. De twee soorten hardware kunnen echter niet rechtstreeks worden vergeleken, omdat D-Wave quantum-annealers bouwt, die alleen bepaalde problemen kunnen aanpakken. IBM werkt aan universele kwantumcomputers die, net als een klassieke computer, vele soorten problemen aankunnen.
Bouwen aan een Quantum Community met IBM Q
“Ik denk dat de mensen die zich diep in dit gebied verdiepen, de verschillen begrijpen”, zei Crowder. “Maar zelfs voor de gemiddelde technoloog is het echt verwarrend.”
“Wat wij aanbieden is geen systeem met een vaste functie, het is een universeel systeem”, voegde hij eraan toe. “Maar wat nog belangrijker is: de kracht van quantum computing waar iedereen erg enthousiast over is, is het concept waarmee je een exponentiële ruimte kunt verkennen.”
Crowder verwijst naar het concept van volledige kwantumverstrengeling, waardoor qubits een breder scala aan toestanden kunnen bezetten dan het binaire aan/uit-systeem van traditionele bits. In deze staat zijn er slechts zo’n 40 tot 50 qubits nodig om een kwantumcomputer te creëren die niet op een klassieke computer kan worden gesimuleerd. Op dit moment is er enige discussie over de vraag of de hardware van D-Wave deze voordelen kan bieden ten opzichte van traditionele systemen, zelfs bij veel hogere qubit-aantallen.
Zelfs in zijn huidige vorm is de kwantumhardware van IBM een stap verder dan wat voorheen commercieel werd aangeboden. Maar om de verheven ambities voor het project waar te maken, is het bedrijf niet alleen op zoek naar klanten; het zoekt partners.
Zoals ‘Early Access’, maar dan voor kwantumcomputers
IBM verwacht tegen eind 2017 zijn eerste ‘early access’-kwantumsystemen uit te rollen voor geselecteerde industriële partners. Dit zal echter geen traditionele transactie zijn als het gaat om het kopen van hardware bij een fabrikant. Het bedrijf bewijst niet alleen maar lippendienst als het early adopters ‘partners’ noemt.
“Voor het eerste paar dat we doen, willen we absoluut partners hebben waarmee we nauw zullen samenwerken”, aldus Crowder. “We hopen partners te vinden die het ecosysteem aandrijven.”
De partners van IBM zullen profiteren van deze opzet, aangezien de hardware zelf door het bedrijf zal worden onderhouden en periodiek geüpgraded. Een kwantumcomputer stelt strenge eisen op het gebied van ruimte, temperatuur en andere praktische zaken. Door het systeem onder het toeziend oog van IBM te houden, kunnen partners zich gemakkelijker concentreren op het goed benutten van de mogelijkheden ervan.
IBM is niet alleen op zoek naar klanten; het zoekt partners.
Dankzij de IBM Experience heeft IBM al een bewezen staat van dienst in het leveren van kwantumberekeningen via de cloud. “Het is niet zo dat je vijf qubits doet in een laboratorium, je schopt het ding een paar keer en het werkt, je krijgt je resultaten, en dan schop je er twee maanden later nog een keer tegen om het weer aan de praat te krijgen”, zegt Crowder. “Nee, we hebben aangetoond dat we sinds mei [2016] een echte kwantumcomputer continu kunnen laten draaien.”
Aan de andere kant van de afspraak hoopt IBM dat deze partnerschappen de toekomst van het IBM Q-initiatief zullen kunnen informeren. Er zijn nog steeds grote vragen over hoe en waarom bedrijven ervoor zullen kiezen om kwantumhardware te implementeren. Samenwerking met early adopters zou antwoorden kunnen bieden.
Dit moet duidelijk maken dat IBM Q een langetermijnproject is. Partners die op de begane grond instappen, melden zich aan om samen met het bedrijf onbekend terrein te verkennen – wat hen zou kunnen helpen de eerste plaats in de rij te bemachtigen wanneer de zakelijke voordelen van een kwantumsysteem zich manifesteren duidelijk. IBM denkt drie stappen vooruit. Het bedrijf is echter nog niet klaar om zijn klassieke computerinspanningen stop te zetten.
Een echte kwantumsprong
“Absoluut”, antwoordde Crowder toen we hem vroegen of IBM verwachtte dat kwantumcomputers en klassieke computers in de toekomst naast elkaar zouden bestaan. “Absoluut, veel langer dan mijn leven.”
“Wat klassieke computers goed doen, is veel gegevens opslaan en verwerken, en dat doen ze veel efficiënter dan kwantumcomputers vandaag de dag doen, en voor zover ik kan zien in de toekomst”, legde hij uit. “Theoretisch kunnen universele kwantumcomputers elke functie vervullen die een klassieke computer doet, maar naar mijn mening zijn ze niet zo goed in het verwerken van veel gegevens. Waar kwantumcomputers goed in zijn, is het verkennen van grote probleemruimten.”
IBM beschouwt kwantumcomputers niet als de volgende generatie klassieke computers. Het is een geheel nieuwe categorie hardware die zijn eigen sterke punten, zijn eigen zwakke punten en het potentieel voor een aantal zeer krachtige toepassingen heeft.
Kwantum en chemie
Natuurlijk is het nog steeds een onvolwassen technologie. Onderzoekers over de hele wereld hebben enorme vooruitgang geboekt in de richting van een werkend, grootschalig universeel systeem kwantumcomputer in de afgelopen jaren, maar er is minder vooruitgang geboekt op het gebied van het uithakken van het potentieel toepassingen. Het is een soort vicieuze cirkel.
“Met een systeem van grofweg 20-25 qubit kun je dat kwantumsysteem nog steeds op je laptop simuleren”, zegt Crowder. “Als je de veertig bereikt, of rond de vijftig, kun je niet eens die hele mogelijkhedenruimte op de grootste supercomputer ter wereld verkennen. Het is een interessante discontinuïteit.
“Je moet eigenlijk toegang hebben tot een kwantumsysteem om echt te begrijpen hoe je algoritmen bouwt en cases voor een kwantumsysteem gebruikt”, voegde hij eraan toe. “Je kunt het niet meer simuleren op een klassiek systeem.”
Het instellen van de maatstaf
Op dit moment zijn we zo vroeg in het proces van het bouwen van universele kwantumcomputers dat er niet eens een gestandaardiseerde methode bestaat om het ene systeem met het andere te vergelijken. IBM hoopt dit probleem op te lossen via een metriek genaamd quantum volume, waarin rekening wordt gehouden met het aantal qubits, de kwaliteit van quantumoperaties, qubit-connectiviteit, coherentietijd, parallellisme en meer.
“Het zijn al die dingen samen die je vertellen hoe krachtig je kwantumcomputer is, in termen van de grootte van de ruimte die hij kan verkennen”, zegt Crowder. “We staan heel open voor andere mensen die meedenken en die benchmark perfectioneren, maar we hebben een soort benchmark nodig zoals dat in de loop van de tijd, zodat mensen gemakkelijk de waarde van deze kwantumcomputer versus een ander kwantum kunnen begrijpen computer; deze generatie versus de volgende generatie.”
Er bestaat niet eens een gestandaardiseerde methode om het ene [kwantum]systeem met het andere te vergelijken.
Het feit dat een dergelijke benchmark niet bestaat, laat zien hoeveel werk er moet worden gedaan om kwantumberekeningen te transformeren van veelbelovend theoretisch werk naar een werkbaar commercieel product.
‘Zoals ik al zei, we leven in de jaren veertig’, zei Crowder. “We hebben nog geen industriële benchmark om te classificeren hoe krachtig een kwantumsysteem is, maar dat is iets dat ik Ik denk dat je de komende jaren een snelle ontwikkeling zult zien, omdat IBM en anderen op dit gebied de drempel blijven verleggen systemen.”
IBM legt infrastructuur aan die de komende jaren zeer waardevol kan blijken te zijn. Tussen de kwantumwaardemetriek, de relaties met IBM Q-partners en de IBM Experience, de Het bedrijf is al diep bezig met het proces om van quantum computing een belangrijk onderdeel van zijn activiteiten te maken belangen.
“We geloven dat we op het punt zijn aangekomen waarop we in de nabije toekomst een pad naar grotere systemen zien”, aldus Crowder. “Ik weet dat de aankondiging geen specifieke tijdlijnen bevat, maar we zien wel een pad naar grotere systemen. Dan komt het op het punt dat het interessant wordt.”
IBM heeft al een grote hoeveelheid tijd en middelen geïnvesteerd in quantum computing; IBM Q vertegenwoordigt de volgende stap. Het bedrijf heeft de ambitie om quantum computing als commercieel product te ontwikkelen. Als het in deze cruciale fase de juiste partners kan vinden, zou IBM Q een cruciale rol kunnen spelen bij het uit de onderzoekslaboratoria halen van de technologie en het uitwerken van toepassingen in de echte wereld.
Aanbevelingen van de redactie
- Wetenschappers hebben zojuist een doorbraak bereikt in quantum computing
- De nieuwe 127-qubit-processor van IBM is een grote doorbraak in quantum computing
- IBM bouwt de grootste kwantumcomputer – en een gigantische koelkast om hem in te plaatsen
- Honeywell maakt een sprong van thermostaten naar kwantumcomputers
- Binnen in de vreemde, wilde en wonderlijke wereld van kwantumvideogames
