Scott Crowder z IBM wyjaśnia, w jaki sposób IBM Q pomoże w tworzeniu aplikacji do obliczeń kwantowych

IBM Q nie jest oprogramowaniem typu vaporware. To projekt, nad którym pracuje się od lat, a który może pomóc w osiągnięciu ogromnego potencjału obliczeń kwantowych. Przyszłość komputerów kwantowych może nadejść szybciej niż myślisz.

Kiedy w zeszłym tygodniu nadeszły wieści o decyzji IBM o zaoferowaniu pierwszego komercyjnie dostępnego uniwersalnego komputera kwantowego, zostało to scharakteryzowane jako „przekazanie” działu badawczego IBM do IBM Systems. Zdaniem dyrektora technologicznego firmy i wiceprezesa ds. obliczeń kwantowych, strategii technicznej i systemów, Scotta Crowdera, nie do końca tak jest.

„To nie jest całkiem «przekazanie», to naprawdę partnerstwo” – wyjaśnił Crowder. „To zdecydowanie punkt przejściowy od czystej nauki, czystych badań, do inżynierii, rozwoju i komercjalizacji”.

„Ale to są lata 40.” – kontynuował, dokonując porównania z decydującą erą w rozwoju klasycznych komputerów. „To nie są lata 60. ani 70., to są lata 40. XX wieku. Wciąż jesteśmy na bardzo wczesnym etapie; nadal opieramy się na wielu podstawowych podstawach, jednocześnie staramy się udostępnić systemy szerszej grupie ludzi”.

Ludzie często zastanawiają się, jak obliczenia kwantowe wpłyną na ich codzienne życie. Oferując pierwszy dostępny na rynku uniwersalny komputer kwantowy, IBM ma nadzieję się tego dowiedzieć.

Wprowadzenie komputerów kwantowych do realnego świata

Komunikat prasowy IBM na temat nadchodzących planów dotyczących sprzętu kwantowego było wypełnione potencjalnymi zastosowaniami tej technologii oraz animowanymi cytatami personelu firmy i ekspertów w tej dziedzinie. Dla kontrastu nie podano szczegółów dotyczących daty premiery komputerów kwantowych. W oświadczeniu firma zapewniała, że ​​uniwersalne komputery kwantowe zostaną dostarczone partnerom „w ciągu następnych kilka lat.” Stwierdzono również, że celem jest zbudowanie systemów z około 50 kubitami „w ciągu najbliższych kilku lat”. lat.”

Fakt, że upubliczniono jedynie niejasne ramy czasowe, może prowadzić niektórych do przekonania, że ​​IBM Q to próba zapewnienia sobie miejsca przy stole kwantowym bez ustalania żadnych planów. Crowder utrzymuje jednak, że za zamkniętymi drzwiami obowiązuje bardzo napięty harmonogram.

„Tak, wewnętrznie mamy sztywną definicję «najbliższych kilku lat»” – zaśmiał się. „Ogłosiliśmy, że naszym zamiarem jest w tym roku zaoferowanie systemów wybranej grupie partnerów branżowych. Powiedzieliśmy, że w ciągu najbliższych kilku lat zmodernizujemy je do rozmiaru około 50 kubitów.

IBM Q nie jest projektem stworzonym wyłącznie z myślą o dobrych relacjach prasowych. W rzeczywistości Crowder wyraźnie odniósł się do zamiaru firmy, aby uczynić systemy kwantowe „rzeczywistymi”, a nie tylko „prezentacjami PowerPoint i vaporware”.

Chociaż szczegóły dotyczące ram czasowych są trzymane w tajemnicy, IBM ma duże nadzieje, że IBM Q może pomóc w dalszej ewolucji obliczeń kwantowych. I chociaż firma nie jest gotowa udostępnić społeczeństwu szczegółowego harmonogramu, nie ma żadnych zastrzeżeń co do określenia, czym jej sprzęt kwantowy różni się od innych systemów dostępnych na rynku.

Co jest w imieniu?

Jeśli nie śledzisz uważnie rozwoju obliczeń kwantowych, możesz być zdezorientowany, gdy IBM ogłosił pierwsze rozwiązanie w zeszłym tygodniu pojawił się na rynku uniwersalny komputer kwantowy, ponieważ firma D-Wave od kilku lat dostarcza sprzęt kwantowy użytkownikom korporacyjnym lata.

Jednak D-Wave spotkało się z krytyką za sposób, w jaki prezentuje swój sprzęt. Firma promuje swoje produkty na podstawie liczby kubitów, do których ma dostęp jej najnowszy system 2000 kubitów, czyli znacznie więcej niż aspiracje IBM dotyczące wyprodukowania systemu 50-kubitowego w ciągu najbliższych kilku lat lata. Nie można jednak bezpośrednio porównywać tych dwóch rodzajów sprzętu, ponieważ firma D-Wave buduje wyżarzacze kwantowe, które mogą rozwiązać tylko niektóre problemy. IBM pracuje nad uniwersalnymi komputerami kwantowymi, które podobnie jak komputer klasyczny radzą sobie z wieloma rodzajami problemów.

„Myślę, że ludzie, którzy są głęboko zainteresowani tą dziedziną, rozumieją różnice” – powiedział Crowder. „Ale nawet dla przeciętnego technologa jest to naprawdę mylące”.

„To, co oferujemy, nie jest systemem o ustalonych funkcjach, to system uniwersalny” – dodał. „Ale co ważniejsze, moc obliczeń kwantowych, która naprawdę wszystkich ekscytuje, to koncepcja, zgodnie z którą można za jej pomocą eksplorować przestrzeń wykładniczą”.

Crowder nawiązuje do koncepcji całkowitego splątania kwantowego, która pozwala kubitom zajmować szerszy zakres stanów niż binarne włączanie/wyłączanie tradycyjnych bitów. W tym stanie do stworzenia komputera kwantowego, którego nie można symulować na komputerze klasycznym, wystarczyłoby około 40–50 kubitów. Obecnie toczy się debata na temat tego, czy sprzęt D-Wave może zaoferować tę przewagę nad tradycyjnymi systemami, nawet przy znacznie większej liczbie kubitów.

Nawet w swojej obecnej formie sprzęt kwantowy IBM stanowi krok dalej niż to, co było wcześniej oferowane komercyjnie. Aby jednak spełnić swoje wzniosłe ambicje związane z projektem, firma nie tylko szuka klientów; szuka partnerów.

Podobnie jak w przypadku „Wczesnego dostępu”, ale dla komputerów kwantowych

IBM spodziewa się wdrożyć swoje pierwsze systemy kwantowe „wczesnego dostępu” u wybranych partnerów branżowych do końca 2017 r. Nie będzie to jednak tradycyjna transakcja polegająca na zakupie sprzętu od producenta — firma nie tylko składa puste deklaracje, nazywając pierwszych użytkowników „partnerami”.

„W przypadku pierwszej pary, którą nakręcimy, zdecydowanie chcemy mieć partnerów, z którymi będziemy bardzo blisko współpracować” – powiedział Crowder. „Mamy nadzieję znaleźć partnerów, którzy napędzają ekosystem”.

Partnerzy IBM odniosą korzyści z tej konfiguracji, ponieważ sam sprzęt będzie konserwowany i okresowo aktualizowany przez firmę. Komputer kwantowy ma rygorystyczne wymagania dotyczące przestrzeni, temperatury i innych praktycznych aspektów. Trzymanie systemu pod czujnym okiem IBM ułatwi partnerom skoncentrowanie się na dobrym wykorzystaniu jego możliwości.

Dzięki IBM Experience IBM ma już udokumentowane doświadczenie w dostarczaniu obliczeń kwantowych za pośrednictwem chmury. „To nie jest tak, że robisz pięć kubitów w laboratorium, kopniesz obiekt kilka razy i zadziała, otrzymujesz wyniki, a następnie kopiesz go ponownie dwa miesiące później, aby znów zaczął działać” – powiedział Crowder. „Nie, pokazaliśmy, że prawdziwy komputer kwantowy może działać nieprzerwanie od maja [2016 r.]”.

Z drugiej strony IBM ma nadzieję, że te partnerstwa będą w stanie zadecydować o przyszłości inicjatywy IBM Q. Nadal istnieją poważne pytania dotyczące tego, w jaki sposób i dlaczego firmy będą decydować się na wdrażanie sprzętu kwantowego, a współpraca z pionierami na rynku może dostarczyć odpowiedzi.

Powinno to jasno podkreślić, że IBM Q jest projektem długoterminowym. Partnerzy wchodzący na parter rejestrują się, aby wspólnie z firmą odkrywać nieznane terytoria — co mogłoby pomóc im zająć pierwsze miejsce w kolejce, gdy korzyści biznesowe płynące z systemu kwantowego staną się widoczne jasne. IBM myśli o trzech ruchach do przodu. Jednak firma nie jest jeszcze gotowa porzucić swoich klasycznych przedsięwzięć informatycznych.

Prawdziwy skok kwantowy

„Absolutnie” – odpowiedział Crowder, gdy zapytaliśmy go, czy IBM spodziewa się w przyszłości współistnienia komputerów kwantowych i klasycznych. „Absolutnie, na znacznie dłużej niż moje życie”.

„Klasyczne komputery dobrze radzą sobie z przechowywaniem i przetwarzaniem dużej ilości danych, przy czym robią to znacznie wydajniej niż komputery kwantowe dzisiaj i, o ile widzę, w przyszłości” – wyjaśnił. „Teoretycznie uniwersalne komputery kwantowe mogą wykonywać dowolną funkcję, jaką spełnia komputer klasyczny, ale moim zdaniem nie radzą sobie tak dobrze z przetwarzaniem dużej ilości danych. Komputery kwantowe są dobre w badaniu dużych przestrzeni problemowych.

IBM nie postrzega komputerów kwantowych jako następnej generacji komputerów klasycznych. To zupełnie nowa kategoria sprzętu, która ma swoje mocne i słabe strony oraz potencjał w zakresie kilku bardzo wydajnych aplikacji.

Oczywiście jest to wciąż niedojrzała technologia. Naukowcy na całym świecie poczynili ogromne postępy w kierunku działającego na dużą skalę uniwersalnego rozwiązania komputer kwantowy w ostatnich latach, ale mniejszy postęp poczyniono w zakresie potencjału mieszania Aplikacje. To coś w rodzaju błędnego koła.

„Dzięki systemowi o wielkości około 20–25 kubitów nadal można symulować ten system kwantowy na swoim laptopie” – powiedział Crowder. „Kiedy zaczynasz dobiegać czterdziestki, a około pięćdziesiątki, nie możesz nawet tak naprawdę zbadać całej przestrzeni możliwości na największym superkomputerze na świecie. To interesująca nieciągłość.

„Właściwie trzeba mieć dostęp do systemu kwantowego, aby naprawdę zrozumieć, w jaki sposób buduje się algorytmy i wykorzystuje przypadki dla systemu kwantowego” – dodał. „Nie da się już tego symulować w klasycznym systemie”.

Ustalanie punktu odniesienia

Obecnie jesteśmy na tak wczesnym etapie budowy uniwersalnych komputerów kwantowych, że nie ma nawet ustandaryzowanej metody porównywania jednego systemu z drugim. IBM ma nadzieję rozwiązać ten problem za pomocą metrycznej objętości kwantowej, która uwzględnia liczbę kubitów, jakość operacji kwantowych, łączność kubitów, czas koherencji, równoległość i inne.

„To wszystko razem mówi, jak potężny jest twój komputer kwantowy pod względem wielkości przestrzeni, którą może eksplorować” – powiedział Crowder. „Jesteśmy bardzo otwarci na inne osoby, które oceniają i doskonalą ten punkt odniesienia, ale będziemy potrzebować jakiegoś punktu odniesienia, takiego jak to z biegiem czasu, aby ludzie mogli łatwo ocenić wartość tego komputera kwantowego w porównaniu z innym komputerem kwantowym komputer; to pokolenie kontra następne pokolenie.”

Fakt, że nie ma takiego punktu odniesienia, pokazuje, ile pracy trzeba włożyć, aby przekształcić obliczenia kwantowe z obiecujących prac teoretycznych w wykonalny produkt komercyjny.

„Jak powiedziałem, jesteśmy w latach 40.” – powiedział Crowder. „Nie mamy jeszcze standardu branżowego, który pozwalałby określić, jak potężny jest system kwantowy, ale właśnie o to mi chodzi Uważamy, że w ciągu najbliższych kilku lat nastąpi szybki rozwój, ponieważ IBM i inne firmy stale przesuwają poprzeczkę w tym zakresie systemy.”

IBM buduje infrastrukturę, która może okazać się bardzo cenna w nadchodzących latach. Pomiędzy metryką wartości kwantowej, relacjami z partnerami IBM Q i doświadczeniem IBM, firma jest już głęboko zaawansowana w procesie przekształcania obliczeń kwantowych w kluczowy element swojej działalności zainteresowania.

„Wierzymy, że dotarliśmy do punktu, w którym w najbliższej przyszłości widzimy drogę do większych systemów” – powiedział Crowder. „Wiem, że ogłoszenie nie zawiera konkretnych ram czasowych, ale widzimy tę drogę do większych systemów. To prowadzi do punktu, w którym robi się interesująco.”

IBM zainwestował już dużo czasu i zasobów w obliczenia kwantowe; IBM Q stanowi kolejny krok. Firma ma ambicje stać się liderem obliczeń kwantowych jako produktu komercyjnego. Jeśli na tym kluczowym etapie uda się znaleźć odpowiednich partnerów, IBM Q może odegrać kluczową rolę w wyprowadzaniu technologii z laboratoriów badawczych i opracowywaniu jej zastosowań w świecie rzeczywistym.

Zalecenia redaktorów

• Naukowcy właśnie dokonali przełomu w obliczeniach kwantowych
• Nowy 127-kubitowy procesor IBM to ogromny przełom w obliczeniach kwantowych
• IBM buduje największy komputer kwantowy i gigantyczną lodówkę, w której można go umieścić
• Honeywell dokonuje skoku od termostatów do komputerów kwantowych
• Wewnątrz dziwnego, dzikiego i cudownego świata kwantowych gier wideo