Скотт Краудер из IBM объясняет, как IBM Q поможет разрабатывать приложения для квантовых вычислений

IBM Q — это не пустая трата времени. Это проект, который разрабатывается уже много лет и может помочь квантовым вычислениям раскрыть свой огромный потенциал. Будущее квантовых компьютеров может наступить раньше, чем вы думаете.

Когда на прошлой неделе появились новости о намерении IBM предложить первый коммерчески доступный универсальный квантовый компьютер, это было охарактеризовано как «переход» от IBM Research к IBM Systems. По словам технического директора компании и вице-президента по квантовым вычислениям, технической стратегии и системам Скотта Краудера, это не совсем так.

«Это не совсем «передача», это на самом деле партнерство», — объяснил Краудер. «Это определенно точка перехода от чистой науки, чистого исследования к инженерному делу, разработкам и коммерциализации».

«Но это 40-е годы», — продолжил он, проводя сравнение с определяющей эпохой в развитии классических компьютеров. «Это не 60-е или 70-е годы, это 1940-е годы. Мы все еще находимся в самом начале пути; мы по-прежнему работаем над многими базовыми принципами и в то же время пытаемся сделать системы доступными для более широкой группы людей».

Люди часто задаются вопросом, как квантовые вычисления повлияют на их повседневную жизнь. IBM надеется выяснить это, предложив первый коммерчески доступный универсальный квантовый компьютер.

Квантовые компьютеры в реальном мире

Пресс-релиз IBM о предстоящих планах по созданию квантового оборудования, был наполнен потенциальными приложениями этой технологии и анимированными цитатами сотрудников компании и экспертов в этой области. Напротив, он не сообщил подробностей о том, когда будут выпущены квантовые компьютеры. В заявлении компании обещано, что универсальные квантовые компьютеры будут доставлены партнерам «в течение ближайшие несколько лет». Он также заявил, что намерен построить системы примерно с 50 кубитами «в ближайшие несколько лет». годы."

Тот факт, что были обнародованы лишь расплывчатые сроки, может заставить некоторых поверить, что IBM Q — это попытка обеспечить себе место за квантовым столом, не устанавливая никаких планов. Однако Краудер утверждает, что за закрытыми дверями существует очень твердый график.

«Да, у нас внутри есть жесткое определение «следующих нескольких лет», — засмеялся он. «Мы объявили, что в этом году намерены предложить системы избранной группе отраслевых партнеров. Мы сказали, что увеличим их размер примерно до 50 кубитов в течение следующих нескольких лет».

IBM Q — это проект, задуманный не только для хорошего освещения в прессе. Фактически, Краудер конкретно упомянул о намерении компании сделать квантовые системы «реальными», а не просто «презентациями PowerPoint и пустым звуком».

Хотя конкретные сроки держатся в секрете, IBM возлагает большие надежды на то, что IBM Q сможет способствовать следующей эволюции квантовых вычислений. И хотя компания не готова поделиться с общественностью подробным графиком, у нее нет никаких сомнений относительно того, чем ее квантовое оборудование отличается от других систем на рынке.

Что в имени?

Если вы не внимательно следите за развитием квантовых вычислений, вы, возможно, были сбиты с толку, когда IBM объявила о первом коммерчески доступный универсальный квантовый компьютер на прошлой неделе, поскольку D-Wave уже несколько лет поставляет квантовое оборудование корпоративным пользователям. годы.

Однако D-Wave подверглась критике за то, как она представляет свое оборудование. Компания продвигает свою продукцию на основе количества кубитов — ее последняя система имеет доступ к 2000 кубитов, что намного больше, чем стремление IBM создать 50-кубитную систему в ближайшие несколько лет. годы. Однако эти два направления аппаратного обеспечения нельзя сравнивать напрямую, поскольку D-Wave создает квантовые отжигатели, которые могут решать только определенные проблемы. IBM работает над универсальными квантовыми компьютерами, которые, как и классический компьютер, могут решать многие типы задач.

«Я думаю, что люди, которые глубоко разбираются в этой области, понимают различия», — сказал Краудер. «Но даже среднестатистического технолога это действительно сбивает с толку».

«То, что мы предлагаем, — это не система с фиксированными функциями, это универсальная система», — добавил он. «Но что еще более важно, мощь квантовых вычислений, которая действительно всех взволновала, — это концепция, с помощью которой вы можете исследовать экспоненциальное пространство».

Краудер имеет в виду концепцию полной квантовой запутанности, которая позволяет кубитам занимать более широкий диапазон состояний, чем двоичное включение/выключение традиционных битов. В этом состоянии потребуется всего около 40–50 кубитов, чтобы создать квантовый компьютер, который невозможно смоделировать на классическом компьютере. В настоящее время ведутся споры о том, может ли оборудование D-Wave предложить эти преимущества по сравнению с традиционными системами, даже при гораздо большем количестве кубитов.

Даже в своем нынешнем виде квантовое оборудование IBM — это шаг вперед по сравнению с тем, что ранее предлагалось на коммерческой основе. Но для реализации своих высоких амбиций в рамках проекта компания не просто ищет клиентов; он ищет партнеров.

Как «Ранний доступ», но для квантовых компьютеров

IBM планирует представить свои первые квантовые системы «раннего доступа» для избранных партнеров по отрасли к концу 2017 года. Однако это не будет традиционная сделка с точки зрения покупки оборудования у производителя — компания не просто на словах называет первых пользователей «партнерами».

«Для первой пары мы определенно хотим иметь партнеров, с которыми мы будем очень тесно сотрудничать», — сказал Краудер. «Мы надеемся найти партнеров, которые будут управлять экосистемой».

Партнеры IBM получат выгоду от этой настройки, поскольку само оборудование будет обслуживаться и периодически обновляться компанией. К квантовому компьютеру предъявляются строгие требования с точки зрения пространства, температуры и других практических аспектов. Если держать систему под бдительным присмотром IBM, партнерам будет проще сконцентрироваться на эффективном использовании ее возможностей.

IBM уже имеет проверенный опыт реализации квантовых вычислений через облако благодаря IBM Experience. «Это не похоже на то, что вы делаете пять кубитов в лаборатории, вы запускаете эту штуку пару раз, и она работает, вы получаете результаты, а затем вы запускаете ее снова через два месяца, чтобы она снова заработала», — сказал Краудер. «Нет, мы продемонстрировали, что у нас может быть настоящий квантовый компьютер, работающий непрерывно с мая [2016 года]».

С другой стороны, IBM надеется, что эти партнерства смогут определить будущее инициативы IBM Q. По-прежнему остаются большие вопросы о том, как и почему компании решат внедрить квантовое оборудование, и совместная работа с первопроходцами может дать некоторые ответы.

Это должно дать понять, что IBM Q — это долгосрочный проект. Партнеры, входящие на первый этаж, записываются, чтобы исследовать неизведанную территорию вместе с компанией. — что может помочь им занять первое место в очереди, когда преимущества квантовой системы для бизнеса станут очевидными. прозрачный. IBM думает на три шага вперед. Однако компания пока не готова отказаться от своих начинаний в области классических вычислений.

Настоящий квантовый скачок

«Абсолютно», — ответил Краудер, когда мы спросили его, ожидает ли IBM, что квантовые и классические компьютеры будут сосуществовать в будущем. «Абсолютно, гораздо дольше, чем моя жизнь».

«Что хорошо делают классические компьютеры, так это хранение и обработка большого количества данных, и они делают это гораздо эффективнее, чем квантовые вычисления сегодня и, насколько я вижу, в будущем», — объяснил он. «Теоретически универсальные квантовые компьютеры могут выполнять любую функцию, которую выполняет классический компьютер, но, на мой взгляд, они не так хороши в обработке большого количества данных. Квантовые компьютеры хороши в исследовании больших проблемных пространств».

IBM не рассматривает квантовые компьютеры как следующее поколение классических компьютеров. Это совершенно новая категория оборудования, имеющая свои сильные и слабые стороны, а также потенциал для создания очень мощных приложений.

Конечно, это еще незрелая технология. Исследователи всего мира добились огромного прогресса в направлении работающего крупномасштабного универсального квантовый компьютер в последние годы, но в плане хеширования потенциала достигнут меньший прогресс. Приложения. Это что-то вроде порочного круга.

«Имея примерно 20–25 кубитов, вы все равно можете моделировать эту квантовую систему на своем ноутбуке», — сказал Краудер. «Когда вам исполнится 40 или около 50 лет, вы даже не сможете по-настоящему изучить все это пространство возможностей на крупнейшем в мире суперкомпьютере. Это интересный разрыв.

«На самом деле вам нужен доступ к квантовой системе, чтобы по-настоящему понять, как вы строите алгоритмы и варианты использования квантовой системы», — добавил он. «Вы больше не можете моделировать это в классической системе».

Установка эталона

В настоящее время мы находимся на такой ранней стадии создания универсальных квантовых компьютеров, что не существует даже стандартизированного метода сравнения одной системы с другой. IBM надеется решить эту проблему с помощью метрики, получившей название «квантовый объем», которая учитывает количество кубитов, качество квантовых операций, связность кубитов, время когерентности, параллелизм и многое другое.

«Все эти вещи вместе говорят вам, насколько мощным является ваш квантовый компьютер с точки зрения размера пространства, которое он может исследовать», — сказал Краудер. «Мы очень открыты для того, чтобы другие люди взвешивали и совершенствовали этот тест, но нам понадобится какой-то тест, например это со временем, чтобы люди могли легко понять ценность этого квантового компьютера по сравнению с другим квантовым компьютером. компьютер; это поколение против следующего поколения».

Тот факт, что такого эталона не существует, показывает, сколько работы предстоит проделать, чтобы превратить квантовые вычисления из многообещающей теоретической работы в работоспособный коммерческий продукт.

«Как я уже сказал, мы живем в 40-е годы», — сказал Краудер. «У нас пока нет отраслевого эталона, позволяющего классифицировать, насколько мощна квантовая система, но это именно то, о чем я думаю. Думаю, в ближайшие пару лет вы увидите быстрое развитие, поскольку IBM и другие компании продолжают расширять границы этих возможностей. системы».

IBM создает инфраструктуру, которая может оказаться очень ценной в ближайшие годы. Между своим показателем квантовой ценности, отношениями с партнерами IBM Q и опытом IBM, компания Компания уже глубоко погрузилась в процесс превращения квантовых вычислений в ключевой компонент своего бизнеса. интересы.

«Мы верим, что дошли до того момента, когда видим путь к более крупным системам в ближайшем будущем», — сказал Краудер. «Я знаю, что в объявлении нет конкретных сроков, но мы видим путь к более крупным системам. Это доводит дело до того, что становится интересным».

IBM уже вложила большое количество времени и ресурсов в квантовые вычисления; IBM Q представляет собой следующий шаг. У компании есть амбиции сделать квантовые вычисления коммерческим продуктом. Если IBM Q сможет найти подходящих партнеров на этом решающем этапе, она сможет сыграть ключевую роль в выводе технологии из исследовательских лабораторий и создании ее реальных приложений.

Рекомендации редакции

• Ученые только что совершили прорыв в квантовых вычислениях
• Новый 127-кубитный процессор IBM — крупный прорыв в квантовых вычислениях
• IBM строит самый большой квантовый компьютер и гигантский холодильник для его установки
• Honeywell делает переход от термостатов к квантовым компьютерам
• Внутри странного, дикого и чудесного мира квантовых видеоигр