IBM Q nie je vaporware. Ide o roky pripravovaný projekt, ktorý by mohol pomôcť kvantovým výpočtom dosiahnuť svoj obrovský potenciál. Budúcnosť kvantových počítačov môže prísť skôr, ako si myslíte.
Keď minulý týždeň prišla správa o presune IBM ponúknuť prvý komerčne dostupný univerzálny kvantový počítač, bolo to charakterizované ako „odovzdanie“ od IBM Research k IBM Systems. Podľa CTO spoločnosti a viceprezidenta pre kvantové výpočty, technickú stratégiu a systémy Scotta Crowdera to nie je úplne tak.
„Nie je to celkom ‚handoff‘, je to skutočne partnerstvo,“ vysvetlil Crowder. "Toto je určite prechodný bod od čistej vedy, čistého výskumu k inžinierstvu, vývoju a komercializácii."
Súvisiace
- Vo vnútri britského laboratória, ktoré spája mozgy s kvantovými počítačmi
- Výskumníci vytvárajú „chýbajúci kúsok skladačky“ pri vývoji kvantových počítačov
- Zoznámte sa so Silq: Prvý intuitívny programovací jazyk pre kvantové počítače
„Ale toto sú 40-te roky,“ pokračoval v porovnaní s definujúcou érou vo vývoji klasických počítačov. „Toto nie sú 60. alebo 70. roky, toto sú 40. roky. Stále sme vo veľmi raných dňoch; stále riadime veľa základných základov a zároveň sa snažíme sprístupniť systémy širšej skupine ľudí.“
Ľudia sa často čudujú, ako kvantové výpočty ovplyvnia ich každodenný život. Ponukou prvého komerčne dostupného univerzálneho kvantového počítača IBM dúfa, že to zistí.
Uvedenie kvantových počítačov do reálneho sveta
Tlačová správa IBM o svojich nadchádzajúcich plánoch pre kvantový hardvér bol plný potenciálnych aplikácií pre túto technológiu a animovaných citátov od zamestnancov spoločnosti a odborníkov v tejto oblasti. Naopak, bolo jasné, kedy budú jeho kvantové počítače uvoľnené. V oznámení spoločnosti sa zaviazalo, že univerzálne kvantové počítače budú dodávané partnerom „cez najbližších pár rokov." Uviedla tiež, že cieľom je postaviť systémy s približne 50 qubitmi „v niekoľkých najbližších rokov.“
Stále sme vo veľmi raných dňoch; stále ovládame veľa základných základov.
Skutočnosť, že bol zverejnený len vágny časový rámec, by mohla niektorých viesť k presvedčeniu, že IBM Q je pokusom zabezpečiť si miesto v kvantovom stole bez toho, aby boli stanovené nejaké plány. Crowder však tvrdí, že za zatvorenými dverami je veľmi pevný plán.
„Áno, interne máme prísnu definíciu ‚najbližších rokov‘,“ zasmial sa. „Oznámili sme, že naším zámerom je tento rok ponúknuť systémy vybranej skupine priemyselných partnerov. Povedali sme, že ich v priebehu niekoľkých rokov upgradujeme na približne 50-qubitovú veľkosť.“
IBM Q nie je projekt vytvorený len pre dobré pokrytie tlače. V skutočnosti sa Crowder konkrétne odvolával na zámer spoločnosti urobiť kvantové systémy „skutočnými“ a nie len „prezentáciami PowerPoint a vaporware“.
Zatiaľ čo špecifiká časového rámca sú držané pod pokrievkou, IBM má veľké nádeje, že IBM Q môže pomôcť podporiť ďalší vývoj kvantových výpočtov. A hoci spoločnosť nie je pripravená zdieľať podrobný harmonogram s verejnosťou, nemá žiadne výhrady k tomu, ako sa jej kvantový hardvér líši od iných systémov na trhu.
Čo je v názve?
Ak ste vývoj kvantových počítačov nesledovali veľmi pozorne, možno ste boli zmätení, keď IBM oznámila prvý komerčne dostupný univerzálny kvantový počítač minulý týždeň, keďže D-Wave dodáva kvantový hardvér podnikovým používateľom už niekoľko rokov.
D-Wave je však kritizovaný za spôsob, akým prezentuje svoj hardvér. Spoločnosť propaguje svoje produkty na základe ich počtu qubitov – k nim má prístup jej najnovší systém 2 000 qubitov, čo je oveľa viac, než je ašpirácia IBM na výrobu 50-qubitového systému v najbližších niekoľkých rokov. Tieto dva prvky hardvéru sa však nedajú priamo porovnávať, pretože D-Wave vytvára kvantové žíhače, ktoré dokážu riešiť iba určité problémy. IBM pracuje na univerzálnych kvantových počítačoch, ktoré si podobne ako klasický počítač dokážu poradiť s mnohými typmi problémov.
Budovanie kvantovej komunity s IBM Q
"Myslím, že ľudia, ktorí sú hlboko do tejto oblasti, rozumejú rozdielom," povedal Crowder. "Ale aj pre priemerného technológa je to skutočne mätúce."
„To, čo ponúkame, nie je systém s pevnou funkciou, je to univerzálny systém,“ dodal. "Ale čo je dôležitejšie, sila kvantových počítačov, ktorá každého skutočne nadchne, je tento koncept, že s ním môžete preskúmať exponenciálny priestor."
Crowder sa odvoláva na koncept úplného kvantového zapletenia, ktorý umožňuje qubitom zaberať širší okruh stavov ako binárne zapnutie/vypnutie tradičných bitov. Na vytvorenie kvantového počítača, ktorý nie je možné simulovať na klasickom počítači, by v tomto stave bolo potrebných iba približne 40 alebo 50 qubitov. V súčasnosti existuje určitá diskusia o tom, či hardvér D-Wave môže ponúknuť tieto výhody oproti tradičným systémom, dokonca aj pri oveľa vyššom počte qubitov.
Dokonca aj vo svojej súčasnej podobe je kvantový hardvér IBM krokom nad rámec toho, čo bolo predtým komerčne ponúkané. Aby však spoločnosť splnila svoje vysoké ambície projektu, nehľadá len zákazníkov; hľadá partnerov.
Ako „Early Access“, ale pre kvantové počítače
IBM očakáva, že do konca roka 2017 uvedie svoje prvé kvantové systémy s „predčasným prístupom“ vybraným priemyselným partnerom. Nepôjde však o tradičnú transakciu, pokiaľ ide o nákup hardvéru od výrobcu – spoločnosť nehovorí len o tom, že skorých používateľov označuje ako „partnerov“.
"Pre prvý pár, ktorý urobíme, určite chceme mať partnerov, s ktorými budeme veľmi úzko spolupracovať," povedal Crowder. "Dúfame, že nájdeme partnerov, ktorí poháňajú ekosystém."
Partneri IBM budú profitovať z tohto nastavenia, pretože samotný hardvér bude spoločnosť udržiavať a pravidelne aktualizovať. Kvantový počítač má prísne požiadavky, pokiaľ ide o priestor, teplotu a iné praktické vlastnosti. Ak budete mať systém pod dohľadom IBM, bude pre partnerov jednoduchšie sústrediť sa na dobré využitie jeho schopností.
IBM nehľadá len zákazníkov; hľadá partnerov.
IBM už má osvedčené výsledky v poskytovaní kvantových výpočtov prostredníctvom cloudu, a to vďaka skúsenosti IBM. "Nie je to tak, že urobíte päť qubitov v laboratóriu, párkrát do veci kopnete a funguje to, dostanete svoje výsledky, potom to znova nakopnete o dva mesiace neskôr, aby to znova fungovalo," povedal Crowder. "Nie, ukázali sme, že môžeme mať skutočný kvantový počítač bežiaci nepretržite od mája [2016]."
Na druhej strane, IBM dúfa, že tieto partnerstvá budú môcť informovať o budúcnosti iniciatívy IBM Q. Stále existujú veľké otázky o tom, ako a prečo sa spoločnosti rozhodnú implementovať kvantový hardvér, niektoré odpovede by mohla ponúknuť spolupráca s prvými používateľmi.
Z toho by malo byť jasné, že IBM Q je dlhodobý projekt. Partneri, ktorí sa dostanú na prízemie, sa prihlásia, aby preskúmali neprebádané územie popri spoločnosti — čo by im mohlo pomôcť dostať sa na prvé miesto v poradí, keď sa stanú obchodné výhody kvantového systému jasný. IBM uvažuje o tri kroky dopredu. Spoločnosť však ešte nie je pripravená zanechať svoje klasické počítačové úsilie.
Skutočný kvantový skok
"Určite," odpovedal Crowder, keď sme sa ho opýtali, či IBM očakáva, že v budúcnosti bude existovať koexistencia kvantových a klasických počítačov. "Určite, oveľa dlhšie ako môj život."
„To, čo klasické počítače robia dobre, je ukladať a spracovávať množstvo údajov a robia to oveľa efektívnejšie ako kvantová výpočtová technika dnes a pokiaľ vidím aj v budúcnosti,“ vysvetlil. „Teoreticky môžu univerzálne kvantové počítače vykonávať akúkoľvek funkciu, ktorú robí klasický počítač, ale podľa môjho názoru nie sú také dobré pri spracovaní množstva údajov. V čom sú kvantové počítače dobré, je skúmanie veľkých problémových priestorov.“
IBM nepozerá na kvantové počítače ako na ďalšiu generáciu klasických počítačov. Je to úplne nová kategória hardvéru, ktorý má svoje silné stránky, svoje slabé stránky a potenciál pre niektoré veľmi výkonné aplikácie.
Kvantová a chémia
Samozrejme, je to stále nevyspelá technológia. Výskumníci z celého sveta urobili obrovský pokrok smerom k fungujúcemu rozsiahlemu univerzálu kvantový počítač v posledných rokoch, ale v oblasti využitia potenciálu sa dosiahol menší pokrok aplikácie. Je to niečo ako začarovaný kruh.
"S približne 20-25 qubitovým systémom môžete stále simulovať tento kvantový systém na svojom notebooku," povedal Crowder. „Keď sa dostanete do 40-ky a okolo 50-ky, nemôžete ani poriadne preskúmať celý tento možný priestor na najväčšom superpočítači na svete. Je to zaujímavá diskontinuita.
"V skutočnosti potrebujete mať prístup ku kvantovému systému, aby ste skutočne pochopili, ako vytvárate algoritmy a používate prípady pre kvantový systém," dodal. "Už to nemôžete simulovať na klasickom systéme."
Nastavenie benchmarku
V súčasnosti sme tak skoro v procese budovania univerzálnych kvantových počítačov, že neexistuje ani štandardizovaná metóda na porovnávanie jedného systému s druhým. IBM dúfa, že tento problém vyrieši pomocou metriky nazývanej kvantový objem, ktorá zohľadňuje počet qubitov, kvalitu kvantových operácií, konektivitu qubitov, čas koherencie, paralelizmus a ďalšie.
„Všetky tieto veci dohromady vám hovoria, aký výkonný je váš kvantový počítač, pokiaľ ide o veľkosť priestoru, ktorý môže preskúmať,“ povedal Crowder. „Sme veľmi otvorení ostatným ľuďom, ktorí zvažujú a zdokonaľujú tento benchmark, ale budeme potrebovať nejaký druh benchmarku, napr. že v priebehu času, aby ľudia mohli ľahko pochopiť hodnotu tohto kvantového počítača oproti inému kvantu počítač; táto generácia verzus budúca generácia."
Neexistuje ani štandardizovaná metóda porovnávania jedného [kvantového] systému s druhým.
Skutočnosť, že neexistuje žiadna takáto referenčná hodnota, ukazuje, koľko práce je potrebné urobiť na transformáciu kvantových výpočtov zo sľubnej teoretickej práce na funkčný komerčný produkt.
"Ako som povedal, sme v 40. rokoch," povedal Crowder. „Zatiaľ nemáme odvetvový štandard, ktorý by klasifikoval, aký silný je kvantový systém, ale ja Myslím si, že v priebehu niekoľkých nasledujúcich rokov zaznamenáte rýchly rozvoj, pretože IBM a iní budú neustále posúvať hranice systémy.”
IBM vytvára infraštruktúru, ktorá sa môže v nasledujúcich rokoch ukázať ako veľmi cenná. Medzi metrikou kvantovej hodnoty, vzťahmi s partnermi IBM Q a skúsenosťami IBM Spoločnosť je už hlboko v procese vytvárania kvantovej výpočtovej techniky kľúčovou súčasťou jej podnikania záujmy.
„Sme presvedčení, že sme sa dostali do bodu, keď v blízkej budúcnosti vidíme cestu k väčším systémom,“ povedal Crowder. „Viem, že oznámenie neobsahuje konkrétne časové harmonogramy, ale vidíme túto cestu k väčším systémom. Tým sa to dostáva do bodu, kedy to začína byť zaujímavé."
IBM už investovala veľké množstvo času a zdrojov do kvantových výpočtov; IBM Q predstavuje ďalší krok. Spoločnosť má ambície presadiť kvantovú výpočtovú techniku ako komerčný produkt. Ak sa jej podarí nájsť správnych partnerov v tejto kľúčovej fáze, IBM Q by mohla zohrať kľúčovú úlohu pri sťahovaní technológie z výskumných laboratórií a pri vytváraní jej aplikácií v reálnom svete.
Odporúčania redaktorov
- Vedci práve dosiahli prelom v kvantovej výpočtovej technike
- Nový 127-qubitový procesor od IBM je veľkým prelomom v oblasti kvantových výpočtov
- IBM stavia najväčší kvantový počítač – a obrovskú chladničku, do ktorej ho umiestni
- Honeywell robí skok od termostatov ku kvantovým počítačom
- Vo vnútri podivného, divokého a úžasného sveta kvantových videohier
