Prawdopodobnie nigdy sam nie użyjesz sprzętu kwantowego, ale istnieje duża szansa, że skorzystasz z badań, których bez niego nie można byłoby ukończyć. Jedynki i zera w konwencjonalnych komputerach nigdy nie byłyby w stanie osiągnąć takiego rodzaju przetwarzania, do jakiego zdolne są komputery kwantowe.
Możliwości są nieograniczone, ale istnieje jedna ważna przeszkoda: jeśli ludzie tak naprawdę nie mają dostępu do komputerów kwantowych, technologia ta jest niczym więcej niż intrygującym projektem naukowym. Jeśli informatycy, badacze akademiccy i inne osoby nie będą miały dostępu do sprzętu, dziedzina ta nigdy nie zrobi kolejnego kroku naprzód.
Polecane filmy
Odpowiedzią IBM na ten problem jest: platforma chmurowa o nazwie IBM Q. Od czasu uruchomienia programu w maju 2016 r. zapewnia on użytkownikom możliwość wykorzystania obliczeń kwantowych bez bezpośredniego dostępu do komputera kwantowego.
Powiązany
- 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
Sam sprzęt może nie być obfity – ale dzięki IBM Q, jest wszechobecne.
Budowa kwantowa
Boba Sutora, wiceprezesa ds. strategii i ekosystemu IBM Q, spotkałem na zatłoczonej hali wystawowej przy ul konferencji IBM Think w kwietniu. Staliśmy kilka cali od kriostatu, będącego częścią złożonej architektury umożliwiającej obliczenia kwantowe.
„Właściwe urządzenie kwantowe, kubity, żyje w [kriostacie]. Utrzymuje się to na poziomie bardzo bliskim zera absolutnego. 0,015 kelwina. To odrobinę powyżej zera absolutnego, gdzie nic się nie porusza.
„Właściwe urządzenie kwantowe, kubity, mieszka tutaj” – powiedział mi Sutor, wskazując na mały przedział u podstawy konstrukcji. „Utrzymuje się to na poziomie bardzo bliskim zera absolutnego. 0,015 kelwina. To odrobinę powyżej zera absolutnego, gdzie nic się nie porusza.
Chłodzenie jest częstym czynnikiem w wielu projektach obliczeń kwantowych z ostatniej dekady. Niskie temperatury ułatwiają utrzymanie środowiska, w którym może wystąpić splątanie. Naukowcy i inżynierowie pracujący w tej dziedzinie stoją przed jednym z największych wyzwań: jak sprawić, by w otaczającym obszarze było wystarczająco zimno, aby sprzęt działał zgodnie z przeznaczeniem.
Podczas gdy najzimniejsza część kriostatu prawie osiąga zero absolutne, na górze konstrukcji panuje stosunkowo przyjemna temperatura czterech stopni Kelwina. Każda sekcja staje się coraz zimniejsza od góry do dołu, co najwyraźniej zajmuje w sumie 36 godzin. Sutor nazywa go „uwielbionym destylatorem”, odnosząc się do sposobu, w jaki hel jest używany do przeprowadzenia procesu destylacji, który wypłukuje ciepło.
Atrapa sprzętu
Kiedy Sutor rozmawia ze mną o tym złożonym sprzęcie, przyznaje, że ten konkretny przykład nie jest w rzeczywistości używany do wykonywania obliczeń w ramach platformy IBM Q.
Mówi mi, że kubity są fałszywe – „po co umieszczać jeden z naszych najnowocześniejszych chipów w czymś, co po prostu się błąka?” - I że sam kriostat jest nieco bardziej „wytrzymały” niż prawdziwy McCoy, aby mieć pewność, że nie rozpadnie się podczas nacisku wycieczka.
„Po co umieszczać jeden z naszych najnowocześniejszych chipów w czymś, co po prostu się wędruje?”
Od lat zajmujemy się obliczeniami kwantowymi dla Digital Trends i nadal fascynujące było zobaczenie sprzętu „w ciele”, nawet jeśli w rzeczywistości była to tylko replika. Jednak fakt, że IBM czuje potrzebę noszenia ze sobą fizycznej reprezentacji swoich kwantowych przedsięwzięć, wiele mówi o obecnym stanie tej technologii.
Przez lata obliczenia kwantowe były niczym więcej niż pytaniem „co by było, gdyby?”, które fascynowało informatyków. Wtedy był to eksperyment. Teraz zajmuje dziwną ziemię niczyją, oferując badaczom bezpośrednie korzyści jeszcze przed obietnicą wielkoskalowy uniwersalny komputer kwantowy zostało spełnione. To powiedziawszy, jest to nadal stosunkowo niszowa technologia, mimo że IBM dokłada wszelkich starań, aby była dostępna.
Dziedzina obliczeń kwantowych ewoluuje w niezwykłym tempie, ale przed osiągnięciem swojego potencjału jeszcze długa droga. Częścią wyzwania jest sam zakres urzeczywistnienia tych pomysłów.
Sama koncepcja wymagała znacznego zaznajomienia się z fizyką eksperymentalną, aby ruszyć z miejsca. Prace te musiały być wsparte osiągnięciami inżynierii – na przykład zwiniętymi drutami, które widzisz na ilustracjach ilustrujących tę pracę artykułu wprowadzono, aby zapobiec rozpadaniu się sprzętu na kawałki w wyniku spadku temperatury i metalu umowy. Obecnie stoi przed trudnym zadaniem stworzenie ekosystemu wokół tej technologii.
Dopiero firma pokroju IBM przekształciła coś, co z łatwością mogło zakończyć się projektem naukowym, w wykonalną i praktyczną technologię. Ale teraz czeka nas mnóstwo pracy u podstaw zostało już ukończone, kładzie się wyraźny nacisk na sposób udostępniania tego sprzętu, a także wysiłki mające na celu ciągłe wprowadzanie ulepszeń.
Praca z domu
„Kilka lat temu był to projekt z fizyki” – powiedział Jerry Chow, menedżer grupy IBM zajmującej się eksperymentalnymi obliczeniami kwantowymi, w rozmowie z Digital Trends na konferencji Think. „To było coś, co wymagało obecności w laboratorium. Pierwszym krokiem było umieszczenie go w Internecie”.
„[Kilka] lat temu był to projekt z fizyki. To było coś, co wymagało obecności w laboratorium. Pierwszym krokiem było umieszczenie go w sieci.
Zauważa, że częścią zamierzenia zdalnego dostępu oferowanego za pośrednictwem platformy IBM Q było ukrycie części fizyki leżącej u jego podstaw. Użytkownicy niekoniecznie muszą wiedzieć, do czego przyczynia się proces chłodzenia ani jak działa procesor nadprzewodzący. Brak możliwości pełnego zrozumienia inżynierii komputera kwantowego nie stanowi bariery wejścia.
Może się to wydawać oczywiste, biorąc pod uwagę, że większość z nas korzysta z urządzeń takich jak smartfony i laptopy na co dzień, bez praktycznej wiedzy o tym, co kryje się pod maską. Różnica polega na tym, że działający sprzęt kwantowy jest w porównaniu z nim niezwykle rzadki.
Brak środków finansowych lub wiedzy technicznej może uniemożliwić wybitnym badaczom i wybitnym studentom korzystanie z komputera kwantowego do wykonywania ważnych prac. Ale IBM Q gwarantuje, że nawet te osoby będą miały drogę do potrzebnego im sprzętu.
Nie mówimy tutaj o zwykłym przyszłym potencjale. Chow powiedział mi, że 75 000 użytkowników przeprowadziło ponad 2,5 miliona eksperymentów na platformie IBM Q, w wyniku czego opublikowano około 60 artykułów naukowych. "Jest gazeta z Japonii o splątaniu 16 kubitów i jak by to faktycznie zrobić” – mówi Sutor. „To pierwszy raz, kiedy ktoś zrobił to na maszynie tego typu”.
Kiedy pomysł komputerów kwantowych po raz pierwszy trafił do głównego nurtu, jednym z najczęstszych pytań zadawanych przez ludzi było to, kiedy mogą się spodziewać, że taki system zastąpi ich komputer. Eksperci odpowiedzieli, że na razie nie jest jasne, czy tego typu sprzęt będzie oferował jakąkolwiek wymierną przewagę nad klasycznymi komputerami.
Nie powinniśmy więc spodziewać się komputera kwantowego w każdym domowym biurze – ale obecnie wydaje się, że w perspektywie krótkoterminowej nie powinniśmy spodziewać się takiego komputera w każdym laboratorium informatycznym. W naszej erze wzajemnych połączeń najnowocześniejsza technologia nie zostanie masowo wdrożona, dopóki nie zostaną usunięte wszystkie niedociągnięcia.
Charakter platformy IBM Q oznacza, że wyciągnięte wnioski można bardzo szybko przekształcić w ulepszenia dla wszystkich.
„Modelem wykorzystania energii kwantowej w najbliższej przyszłości jest tego rodzaju dostęp do chmury” – zauważa Chow. Na razie wydaje się, że najskuteczniejszym rozwiązaniem jest zdalny dostęp do sprzętu kwantowego.
IBM oddaje swój sprzęt w ręce ludzi, którzy mogą już teraz znaleźć praktyczne zastosowania, a to z pewnością ukształtuje rynek ciągła ewolucja obliczeń kwantowych.
Jednocześnie charakter platformy IBM Q oznacza, że wyciągnięte wnioski można bardzo szybko przekształcić w ulepszenia, które przyniosą korzyści zarówno długości, jak i szerokości bazy użytkowników.
Co IBM czerpie z udostępniania swojego sprzętu użytkownikom, którzy w przeciwnym razie nie byliby w stanie pracować z komputerem kwantowym? Cóż, cała wiedza wynikająca z używania sprzętu kwantowego zostałaby rozłożona na wiele laboratoriów. Ale dzięki IBM Q wszystko to teraz zasila własny projekt. Nie należy się spodziewać, że postęp w najbliższym czasie ulegnie spowolnieniu.
Zalecenia redaktorów
- RTX 4090 jest już wyprzedany. Oto, jak nadal możesz go zdobyć
- Wewnątrz brytyjskiego laboratorium łączącego mózgi z komputerami kwantowymi
- Naukowcy tworzą „brakujący element układanki” w rozwoju obliczeń kwantowych
- Poznaj Silq: pierwszy intuicyjny język programowania dla komputerów kwantowych
- Honeywell dokonuje skoku od termostatów do komputerów kwantowych
