Probabil că nu veți folosi niciodată hardware cuantic, dar există șanse mari să beneficiați de cercetări care nu ar fi putut fi finalizate fără el. Unele și zerourile computerelor convenționale nu ar putea niciodată să realizeze tipul de procesare de care este capabil calculul cuantic.
Posibilitățile sunt nelimitate, dar există un obstacol important: dacă oamenii nu au de fapt acces la computere cuantice, tehnologia este puțin mai mult decât un proiect științific intrigant. Dacă informaticienii, cercetătorii academicieni și alții nu au acces la hardware, domeniul nu va face niciodată următorul pas înainte.
Videoclipuri recomandate
Răspunsul IBM la această problemă este a platformă cloud numită IBM Q. De când programul a fost lansat în mai 2016, acesta le-a oferit utilizatorilor o modalitate de a utiliza calculul cuantic fără a avea acces direct la un computer cuantic.
Legate de
- Oamenii de știință tocmai au realizat o descoperire în calculul cuantic
- Noul procesor de 127 de qubiți al IBM este o descoperire majoră în calculul cuantic
- IBM construiește cel mai mare computer cuantic - și un frigider uriaș în care să-l introducă
Hardware-ul în sine s-ar putea să nu fie abundent - dar datorită IBM Q, este omniprezent.
Construcția cuantică
L-am întâlnit pe Bob Sutor, vicepreședintele pentru strategia și ecosistemul IBM Q, pe o expoziție aglomerată la conferința IBM Think in aprilie. Am stat la câțiva centimetri de un criostat, parte a arhitecturii complexe care face posibilă calculul cuantic.
„Dispozitivul cuantic real, qubiții, trăiesc într-un [un criostat]. Acesta este menținut la foarte aproape de zero absolut. 0,015 kelvin. Este puțin peste zero absolut, unde nimic nu se mișcă.”
„Dispozitivul cuantic propriu-zis, qubiții, locuiesc aici”, mi-a spus Sutor, arătând spre un mic compartiment de la baza structurii. „Acest lucru este ținut la foarte aproape de zero absolut. 0,015 kelvin. Este puțin peste zero absolut, unde nimic nu se mișcă.”
Refrigerarea este un factor comun printre multe dintre proiectele de calcul cuantic din ultimul deceniu. Temperaturile scăzute facilitează menținerea unui mediu în care poate avea loc încurcarea. Este una dintre cele mai mari provocări cu care se confruntă oamenii de știință și inginerii care lucrează în acest domeniu: cum putem face zona înconjurătoare suficient de rece pentru ca hardware-ul să funcționeze conform intenției.
În timp ce cea mai rece secțiune a criostatului aproape ajunge la zero absolut, partea superioară a structurii este un relativ balsam de patru grade Kelvin. Fiecare secțiune devine progresiv mai rece de sus în jos, proces care se pare că durează în total 36 de ore. Sutor se referă la el ca un „alambic glorificat”, referindu-se la modul în care heliul este utilizat pentru a efectua un proces de distilare care elimină căldura.
Hardware simulat
În timp ce Sutor îmi vorbește despre acest hardware complex, el recunoaște că acest exemplu special nu este de fapt folosit pentru a rula calcule ca parte a platformei IBM Q.
Îmi spune că qubiții sunt falși – „de ce să punem unul dintre cipurile noastre de ultimă generație în ceva care pur și simplu rătăcește?” - și că criostatul în sine este puțin mai „robust” decât adevăratul McCoy, pentru a se asigura că nu cade în bucăți în timpul presării tur.
„De ce să punem unul dintre jetoanele noastre de ultimă generație în ceva care pur și simplu rătăcește?”
Am acoperit calculul cuantic pentru Digital Trends de ani de zile și a fost încă fascinant să vezi hardware-ul „în adevăr”, chiar dacă era de fapt doar o replică. Însă faptul că IBM simte nevoia să tragă o reprezentare fizică a eforturilor sale cuantice spune multe despre starea actuală a acestei tehnologii.
Timp de ani de zile, calculul cuantic a fost puțin mai mult decât un „ce-ar fi dacă?” care i-a fascinat pe informaticieni. Apoi a fost un experiment. Acum ocupă un teren ciudat al nimănui, oferind o utilitate directă cercetătorilor chiar înainte de promisiunea unui computer cuantic universal la scară largă a fost îndeplinită. Acestea fiind spuse, este încă o tehnologie relativ de nișă, chiar dacă IBM face tot posibilul pentru a o face accesibilă.
Domeniul calculului cuantic evoluează într-un ritm remarcabil, dar mai este mult de parcurs până să-și atingă potențialul. O parte a provocării este sfera de aplicare a realizării acestor idei.
Conceptul în sine a necesitat o cantitate semnificativă de împământare în fizica experimentală doar pentru a demara la sol. Această lucrare trebuia susținută de fapte inginerești – de exemplu, firele spiralate pe care le vedeți în imaginile care ilustrează acest lucru. au fost implementate pentru a preveni rupea hardware-ului în bucăți pe măsură ce temperaturile scad și metalul contracte. În prezent, există sarcina descurajantă de a dezvolta un ecosistem în jurul tehnologiei.
A fost nevoie de o companie cu puterea IBM pentru a transforma ceva care ar fi putut ajunge cu ușurință ca un proiect științific într-o tehnologie viabilă și practică. Dar acum că o mare muncă de bază a fost deja finalizat, există un accent distinct asupra modului în care acest hardware este accesibil, alături de eforturile de a continua îmbunătățirile incrementale.
Lucrand de acasa
„Acum câțiva ani, acesta a fost un proiect de fizică”, a spus Jerry Chow, managerul grupului de calcul cuantic experimental al IBM, vorbind la Digital Trends la conferința Think. „A fost ceva ce trebuia să fii într-un laborator ca să faci. Punerea lui pe web a fost primul pas.”
„În urmă cu câțiva ani, acesta a fost un proiect de fizică. Era ceva ce trebuia să fii într-un laborator ca să faci. Punerea lui pe web a fost primul pas.
El observă că o parte a intenției cu accesul de la distanță oferit prin platforma IBM Q a fost de a ascunde o parte din fizica de bază. Utilizatorii nu trebuie neapărat să știe ce contribuie procesul de refrigerare sau cum funcționează procesorul supraconductor. A nu fi capabil să înțeleagă pe deplin ingineria computerului cuantic nu este o barieră la intrare.
Acest lucru poate părea evident, având în vedere că majoritatea dintre noi folosim dispozitive precum smartphone-uri și laptopuri zilnic, fără cunoștințe de lucru despre ceea ce se află sub capotă. Diferența este că hardware-ul cuantic operațional este incredibil de rar prin comparație.
Lipsa finanțelor sau a expertizei tehnice ar putea împiedica cercetătorii străluciți și studenții remarcabili să folosească un computer cuantic pentru a face lucrări importante. Dar IBM Q asigură că, chiar dacă acești indivizi au o cale către hardware-ul de care au nevoie.
Nu vorbim despre un simplu potențial viitor, aici. Chow îmi spune că 75.000 de utilizatori au efectuat peste 2,5 milioane de experimente pe platforma IBM Q, cu aproximativ 60 de lucrări de cercetare publicate ca rezultat. „Există o lucrare din Japonia despre încurcarea a 16 qubiți și cum ați face asta de fapt”, spune Sutor. „Aceasta a fost prima dată când cineva a făcut-o cu adevărat pe acest tip de mașină.”
Când ideea calculatoarelor cuantice a ajuns pentru prima dată în curent, una dintre cele mai frecvente întrebări pe care le-au pus oamenii a fost când se puteau aștepta ca un astfel de sistem să-și înlocuiască computerul. Experții au răspuns că, deocamdată, nu este clar dacă acest tip de hardware ar oferi avantaje tangibile față de computerele clasice.
Deci, nu ar trebui să ne așteptăm să vedem un computer cuantic în fiecare birou de acasă – dar acum, se pare că, pe termen scurt, nici nu ar trebui să ne așteptăm să vedem unul în fiecare laborator de informatică. În era noastră interconectată, rezultă că o tehnologie de ultimă oră nu va fi lansată în masă până când toate problemele nu vor fi rezolvate.
Natura platformei IBM Q înseamnă că lecțiile învățate pot fi transformate în îmbunătățiri pentru toată lumea foarte rapid.
„Modelul pentru consumul de quantum pe termen scurt este acest tip de acces la cloud”, notează Chow. Deocamdată, se pare că accesarea hardware-ului cuantic de la distanță este cea mai eficientă abordare.
IBM își pune hardware-ul în mâinile oamenilor care pot găsi utilizări practice chiar acum și asta va modela cu siguranță evoluția continuă a calculului cuantic.
În același timp, natura platformei IBM Q înseamnă că lecțiile învățate pot fi transformate în îmbunătățiri care beneficiază foarte rapid pe lungimea și lățimea bazei de utilizatori.
Ce obține IBM făcând hardware-ul său disponibil utilizatorilor care altfel nu ar putea lucra cu un computer cuantic? Ei bine, toată învățarea din utilizarea unui hardware cuantic ar fi fost răspândită în numeroase laboratoare. Dar, datorită IBM Q, acum totul se reintroduce în propriul proiect. Nu vă așteptați ca progresul să încetinească în curând.
Recomandările editorilor
- RTX 4090 este deja epuizat. Iată cum puteți obține în continuare unul
- În interiorul laboratorului din Marea Britanie care conectează creierul la computerele cuantice
- Cercetătorii creează „piesa de puzzle lipsă” în dezvoltarea calculului cuantic
- Faceți cunoștință cu Silq: primul limbaj de programare intuitiv pentru computere cuantice
- Honeywell face un salt de la termostate la computere cuantice
