IBM Q er ikke vaporware. Det er et prosjekt som er under utvikling som kan hjelpe kvanteberegning med å nå sitt enorme potensial. Fremtiden til kvantedatamaskiner kan komme raskere enn du tror.
Da nyhetene kom om IBMs trekk for å tilby den første kommersielt tilgjengelige universelle kvantedatamaskinen forrige uke, ble den karakterisert som en "overlevering" fra IBM Research til IBM Systems. I følge selskapets CTO og visepresident for kvanteberegning, teknisk strategi og systemer, Scott Crowder, er det ikke helt tilfelle.
"Det er ikke helt en "overlevering", det er virkelig et partnerskap," forklarte Crowder. "Dette er definitivt et overgangspunkt fra det å være ren vitenskap, ren forskning, til også å være ingeniørfag, utvikling og kommersialisering."
I slekt
- Inne i U.K. laboratoriet som kobler hjerner til kvantedatamaskiner
- Forskere lager "manglende stikksag" i utviklingen av kvantedatabehandling
- Møt Silq: Det første intuitive programmeringsspråket for kvantedatamaskiner
"Men dette er 40-tallet," fortsatte han, og sammenlignet med en definerende epoke i utviklingen av klassiske datamaskiner. "Dette er ikke 60- eller 70-tallet, dette er 1940-tallet. Vi er fortsatt i de aller første dagene; vi driver fortsatt mye av det grunnleggende, samtidig som vi prøver å gjøre systemene tilgjengelige for en bredere gruppe mennesker.»
Folk lurer ofte på hvordan kvanteberegning vil påvirke deres daglige liv. Ved å tilby den første kommersielt tilgjengelige universelle kvantedatamaskinen håper IBM å finne ut av det.
Bringe kvantedatamaskiner inn i den virkelige verden
IBMs pressemelding om dens kommende planer for kvantemaskinvare var fullpakket med potensielle applikasjoner for teknologien, og animerte sitater fra selskapets personell og eksperter på området. Derimot var det lett på detaljer om når kvantedatamaskinene vil bli utgitt. Selskapets kunngjøring lovet at universelle kvantedatamaskiner vil bli levert til partnere "over de neste årene." Den uttalte også at målet er å konstruere systemer med rundt 50 qubits "i de neste par år."
Vi er fortsatt i de aller første dagene; vi kjører fortsatt på mye av det grunnleggende.
Det faktum at kun en vag tidsramme har blitt offentliggjort, kan få noen til å tro at IBM Q er et forsøk på å sikre seg en plass ved kvantebordet uten å sette noen planer i stein. Crowder hevder imidlertid at det er en mye fast timeplan bak lukkede dører.
"Ja, vi har en rigid definisjon av 'de neste årene' internt," lo han. "Vi kunngjorde at vår intensjon er å tilby systemer til en utvalgt gruppe industripartnere i år. Vi har sagt at vi ville oppgradere dem til omtrent 50 qubit i løpet av de neste årene.»
IBM Q er ikke et prosjekt laget for god pressedekning alene. Faktisk refererte Crowder spesifikt til selskapets intensjon om å gjøre kvantesystemer "ekte", i stedet for bare å være "PowerPoint-presentasjoner og vaporware."
Mens spesifikasjonene til tidsrammen holdes skjult, har IBM store forhåpninger om at IBM Q kan bidra til å fremme den neste utviklingen av kvantedatabehandling. Og selv om selskapet ikke er klar til å dele en detaljert tidsplan med publikum, har det ingen slike forbehold når det gjelder å avgrense hvordan kvantemaskinvaren skiller seg fra andre systemer på markedet.
Hva er i et navn?
Med mindre du har fulgt utviklingen av kvanteberegning veldig nøye, kan du ha blitt forvirret da IBM annonserte den første kommersielt tilgjengelig universell kvantedatamaskin forrige uke, da D-Wave har levert kvantemaskinvare til bedriftsbrukere i flere år.
D-Wave har imidlertid blitt kritisert for måten den presenterer maskinvaren på. Selskapet markedsfører produktene sine basert på deres qubit-antall – det siste systemet har tilgang til 2000 qubits, som er langt mer enn IBMs ambisjon om å produsere et 50-qubit-system i løpet av de neste få år. Imidlertid kan de to delene av maskinvare ikke sammenlignes direkte, ettersom D-Wave bygger kvanteglødeapparater, som bare kan takle visse problemer. IBM jobber med universelle kvantedatamaskiner som i likhet med en klassisk datamaskin kan takle mange typer problemer.
Bygge et Quantum Community med IBM Q
"Jeg tror at folk som er dypt inne på dette området, forstår forskjellene," sa Crowder. "Men for den gjennomsnittlige teknologen er det til og med veldig forvirrende."
"Det vi tilbyr er ikke et system med fast funksjon, det er et universelt system," la han til. "Men enda viktigere enn det, kraften til kvanteberegning som gjør alle veldig begeistret, er dette konseptet som du kan utforske et eksponentielt rom med det."
Crowder refererer til konseptet med fullstendig kvantesammenfiltring, som lar qubits okkupere et bredere spekter av tilstander enn den binære av/på av tradisjonelle biter. Det ville bare ta rundt 40 eller 50 qubits i denne tilstanden for å lage en kvantedatamaskin som ikke kan simuleres på en klassisk datamaskin. For tiden er det en viss debatt om hvorvidt D-Waves maskinvare kan tilby disse fordelene i forhold til tradisjonelle systemer, selv ved mye høyere qubit-antall.
Selv i sin nåværende form er IBMs kvantemaskinvare et skritt utover det som tidligere har blitt tilbudt kommersielt. Men for å oppfylle sine høye ambisjoner for prosjektet, er selskapet ikke bare ute etter kunder; den leter etter partnere.
Som "Early Access", men for kvantedatamaskiner
IBM forventer å lansere sine første «early access»-kvantesystemer for utvalgte industripartnere innen utgangen av 2017. Dette vil imidlertid ikke være en tradisjonell transaksjon når det gjelder kjøp av maskinvare fra en produsent - selskapet betaler ikke bare leppeservice når det omtaler tidlige brukere som "partnere".
"For det første paret vi gjør, ønsker vi definitivt å ha partnere som vi vil jobbe tett med," sa Crowder. "Vi håper å finne partnere som driver økosystemet."
IBMs partnere vil dra nytte av dette oppsettet, siden selve maskinvaren vil bli vedlikeholdt og periodisk oppgradert av selskapet. En kvantedatamaskin har strenge krav til plass, temperatur og annet praktisk. Ved å holde systemet under IBMs årvåkne øye vil det gjøre det lettere for partnere å konsentrere seg om å bruke dets evner.
IBM er ikke bare ute etter kunder; den leter etter partnere.
IBM har allerede en dokumentert merittliste med å levere kvanteberegning via skyen, takket være IBM Experience. "Det er ikke slik at du gjør fem qubits i et laboratorium, du sparker tingen et par ganger og den fungerer, du får resultatene dine, så sparker du den igjen to måneder senere for å få den til å fungere igjen," sa Crowder. "Nei, vi demonstrerte at vi kan ha en ekte kvantedatamaskin som kjører kontinuerlig siden mai [2016]."
På den andre enden av handelen håper IBM at disse partnerskapene vil være i stand til å informere om fremtiden til IBM Q-initiativet. Det er fortsatt store spørsmål om hvordan og hvorfor selskaper vil velge å implementere kvantemaskinvare, samarbeid med tidlige brukere kan gi noen svar.
Dette bør gjøre det klart at IBM Q er et langsiktig prosjekt. Partnere som kommer inn i første etasje registrerer seg for å utforske ukjent territorium sammen med selskapet — noe som kan hjelpe dem med å ta førsteplassen i køen når forretningsfordelene med et kvantesystem blir klar. IBM tenker tre trekk frem. Selskapet er imidlertid ikke klar til å droppe sine klassiske dataarbeid ennå.
Et skikkelig kvantesprang
"Absolutt," svarte Crowder da vi spurte ham om IBM forventet å se kvante- og klassiske datamaskiner sameksistere fremover. "Absolutt, mye lenger enn livet mitt."
"Det klassiske datamaskiner gjør bra er å lagre og behandle mye data, og de gjør det mye mer effektivt enn kvantedatabehandling gjør i dag, og så langt jeg kan se i fremtiden," forklarte han. "Teoretisk sett kan universelle kvantedatamaskiner gjøre hvilken som helst funksjon som en klassisk datamaskin gjør, men etter min mening er de ikke like gode til å behandle mye data. Det kvantedatamaskiner er gode på er å utforske store problemområder.»
IBM ser ikke på kvantedatamaskiner som neste generasjon klassiske datamaskiner. Det er en helt ny maskinvarekategori som har sine egne styrker, sine egne svakheter og potensialet for noen veldig kraftige applikasjoner.
Kvante og kjemi
Selvfølgelig er det fortsatt umoden teknologi. Forskere over hele verden har gjort enorme fremskritt mot en fungerende storskala universal kvantedatamaskin de siste årene, men mindre fremskritt har blitt gjort når det gjelder hash ut potensial applikasjoner. Det er noe av en ond sirkel.
"Med et omtrent 20-25 qubit-system kan du fortsatt simulere det kvantesystemet på den bærbare datamaskinen," sa Crowder. "Når du begynner å komme til 40-tallet, og rundt 50, kan du ikke engang virkelig utforske hele muligheten på verdens største superdatamaskin. Det er en interessant diskontinuitet.
"Du må faktisk ha tilgang til et kvantesystem for å virkelig forstå hvordan du bygger algoritmer og bruker tilfeller for et kvantesystem," la han til. "Du kan ikke simulere det på et klassisk system lenger."
Sette standarden
For tiden er vi så tidlig i prosessen med å bygge universelle kvantedatamaskiner at det ikke engang finnes en standardisert metode for å sammenligne ett system med et annet. IBM håper å løse dette problemet via et metrisk kalt kvantevolum, som tar hensyn til antall qubits, kvaliteten på kvanteoperasjoner, qubit-tilkobling, koherenstid, parallellitet og mer.
"Det er alle disse tingene sammen som forteller deg hvor kraftig kvantedatamaskinen din er, når det gjelder størrelsen på rommet den kan utforske," sa Crowder. "Vi er veldig åpne for andre som veier inn og perfeksjonerer den referansen, men vi kommer til å trenge en slags referanse som det over tid, slik at folk enkelt kan få hodet rundt verdien av denne kvantedatamaskinen kontra en annen kvante datamaskin; denne generasjonen versus neste generasjon."
Det finnes ikke engang en standardisert metode for å sammenligne ett [kvante] system med et annet.
Det faktum at det ikke er et slikt referansepunkt på plass viser hvor mye arbeid det må gjøres for å transformere kvanteberegning fra lovende teoretisk arbeid til et brukbart kommersielt produkt.
"Som jeg sa, vi er på 40-tallet," sa Crowder. "Vi har ikke en bransjestandard ennå for å klassifisere hvor kraftig et kvantesystem er, men det er den typen ting jeg tror du vil se en rask utvikling i løpet av de neste par årene, ettersom IBM og andre fortsetter å presse terskelen på disse systemer."
IBM legger ned infrastruktur som kan vise seg å være svært verdifull i årene som kommer. Mellom dens kvanteverdiberegning, dens forhold til IBM Q-partnere og IBM Experience, Selskapet er allerede dypt inne i prosessen med å gjøre kvantedatabehandling til en nøkkelkomponent i virksomheten interesser.
"Vi tror at vi har kommet til et punkt hvor vi ser en vei til større systemer i nær fremtid," sa Crowder. "Jeg vet at kunngjøringen ikke har spesifikke tidslinjer, men vi ser den veien til større systemer. Det får det til et punkt hvor det blir interessant."
IBM har allerede investert mye tid og ressurser i kvantedatabehandling; IBM Q representerer neste trinn. Selskapet har ambisjoner om å gå i spissen for kvantedatabehandling som et kommersielt produkt. Hvis det kan finne de rette partnerne på dette avgjørende stadiet, kan IBM Q spille en sentral rolle i å ta teknologien ut av forskningslaboratoriene og utvikle dens virkelige applikasjoner.
Redaktørenes anbefalinger
- Forskere har nettopp oppnådd et gjennombrudd innen kvanteberegning
- IBMs nye 127-qubit-prosessor er et stort gjennombrudd innen kvantedatabehandling
- IBM bygger den største kvantedatamaskinen – og et gigantisk kjøleskap å sette den i
- Honeywell tar et sprang fra termostater til kvantedatamaskiner
- Inne i kvantevideospillenes rare, ville og vidunderlige verden
