Scott Crowder iz IBM-a pojasnjuje, kako bo IBM Q pomagal pri razvoju aplikacij za kvantno računalništvo

IBM Q ni vaporware. To je projekt, ki se pripravlja že leta in bi lahko pomagal kvantnemu računanju doseči svoj ogromen potencial. Prihodnost kvantnih računalnikov bo morda prišla prej, kot si mislite.

Ko je prejšnji teden prispela novica o IBM-ovi potezi, da ponudi prvi komercialno dostopen univerzalni kvantni računalnik, je bilo to označeno kot "predaja" IBM Research podjetju IBM Systems. Po mnenju tehničnega direktorja podjetja in podpredsednika kvantnega računalništva, tehnične strategije in sistemov, Scotta Crowderja, to ni povsem tako.

"To ni ravno "predaja", je resnično partnerstvo," je pojasnil Crowder. "To je vsekakor prehodna točka od čiste znanosti, čiste raziskave do inženiringa, razvoja in komercializacije."

»Toda to so 40. leta,« je nadaljeval in potegnil primerjavo z odločilno dobo v razvoju klasičnih računalnikov. »To niso 60. ali 70. leta, to so 40. leta prejšnjega stoletja. Še vedno smo na začetku; še vedno razvijamo veliko osnovnih osnov, hkrati pa poskušamo sisteme narediti dostopne širši skupini ljudi.«

Ljudje se pogosto sprašujejo, kako bo kvantno računanje vplivalo na njihovo vsakodnevno življenje. S ponudbo prvega komercialno dostopnega univerzalnega kvantnega računalnika IBM upa, da bo to izvedel.

Prinašanje kvantnih računalnikov v resnični svet

IBM-ovo sporočilo za javnost o njegovih prihajajočih načrtih za kvantno strojno opremo je bil poln potencialnih aplikacij za tehnologijo in animiranih citatov osebja podjetja in strokovnjakov s tega področja. Nasprotno pa je bil lahek glede podrobnosti o tem, kdaj bodo izdani njegovi kvantni računalniki. Obvestilo podjetja se je zavezalo, da bodo univerzalni kvantni računalniki dostavljeni partnerjem "nad naslednjih nekaj let." Navedel je tudi, da namerava v naslednjih nekaj letih zgraditi sisteme s približno 50 kubiti leta."

Dejstvo, da je bil javno objavljen le nejasen časovni okvir, bi lahko nekatere napeljalo k prepričanju, da je IBM Q poskus zagotoviti mesto za kvantno mizo, ne da bi postavili kakršne koli načrte v kamen. Vendar Crowder trdi, da je za zaprtimi vrati zelo strog urnik.

"Da, interno imamo togo definicijo 'naslednjih nekaj let'," se je zasmejal. »Napovedali smo, da nameravamo letos ponuditi sisteme izbrani skupini industrijskih partnerjev. Rekli smo, da jih bomo v naslednjih nekaj letih nadgradili na približno 50-kubitno velikost.«

IBM Q ni projekt, zasnovan samo za dobro poročanje v medijih. Pravzaprav se je Crowder posebej skliceval na namero podjetja, da kvantne sisteme naredi "resnične", namesto da bi bili le "predstavitve PowerPoint in vaporware."

Medtem ko podrobnosti o časovnem okviru ostajajo prikrite, IBM močno upa, da bo IBM Q lahko pomagal spodbuditi naslednji razvoj kvantnega računalništva. In čeprav podjetje ni pripravljeno deliti podrobnega urnika z javnostjo, nima takšnih zadržkov glede razmejitve, kako se njegova kvantna strojna oprema razlikuje od drugih sistemov na trgu.

Kaj je v imenu?

Razen če ste zelo pozorno spremljali razvoj kvantnega računalništva, ste bili morda zmedeni, ko je IBM objavil prvo komercialno dostopen univerzalni kvantni računalnik prejšnji teden, saj D-Wave že nekaj časa dobavlja kvantno strojno opremo poslovnim uporabnikom. leta.

Vendar je bil D-Wave kritiziran zaradi načina, kako predstavlja svojo strojno opremo. Podjetje promovira svoje izdelke na podlagi njihovega števila kubitov – do katerega ima dostop njegov najnovejši sistem 2000 kubitov, kar je veliko več od IBM-ovih želja, da bi v naslednjih nekaj letih izdelal 50-kubitni sistem leta. Vendar obeh sklopov strojne opreme ni mogoče neposredno primerjati, saj D-Wave gradi kvantne žarilnike, ki se lahko spoprimejo le z določenimi težavami. IBM dela na univerzalnih kvantnih računalnikih, ki se tako kot klasičen računalnik lahko spopadajo s številnimi vrstami težav.

"Mislim, da ljudje, ki so globoko v tem področju, razumejo razlike," je dejal Crowder. "Toda za povprečnega tehnologa je to res zmedeno."

"Kar ponujamo, ni sistem s fiksno funkcijo, je univerzalen sistem," je dodal. "Toda še pomembneje od tega je, da je moč kvantnega računalništva, ki vse resnično navdušuje, ta koncept, da lahko z njim raziskujete eksponentni prostor."

Crowder se sklicuje na koncept popolne kvantne prepletenosti, ki kubitom omogoča, da zasedejo širši obseg stanj kot binarni vklop/izklop tradicionalnih bitov. V tem stanju bi potrebovali le okoli 40 ali 50 kubitov, da bi ustvarili kvantni računalnik, ki ga ni mogoče simulirati na klasičnem računalniku. Trenutno poteka nekaj razprav o tem, ali lahko strojna oprema D-Wave nudi te prednosti pred tradicionalnimi sistemi, tudi pri veliko večjem številu kubitov.

Tudi v svoji trenutni obliki je IBM-ova kvantna strojna oprema korak dlje od tistega, kar je bilo prej komercialno ponujeno. Toda za izpolnitev svojih visokih ambicij za projekt podjetje ne išče samo strank; išče partnerje.

Kot "zgodnji dostop", vendar za kvantne računalnike

IBM pričakuje, da bo do konca leta 2017 uvedel svoje prve kvantne sisteme z "zgodnjim dostopom" za izbrane industrijske partnerje. Vendar to ne bo tradicionalna transakcija v smislu nakupa strojne opreme od proizvajalca - podjetje ne plačuje le na besedah, ko zgodnje uporabnike imenuje "partnerji".

"Za prvi par, ki ga narediva, vsekakor želiva imeti partnerje, s katerimi bova zelo tesno sodelovala," je dejal Crowder. "Upamo, da bomo našli partnerje, ki poganjajo ekosistem."

IBM-ovi partnerji bodo imeli koristi od te nastavitve, saj bo podjetje vzdrževalo in redno nadgrajevalo strojno opremo. Kvantni računalnik ima stroge zahteve glede prostora, temperature in drugih praktičnih lastnosti. Če bo sistem IBM-ov nadzoroval, se bodo partnerji lažje osredotočili na dobro uporabo njegovih zmogljivosti.

IBM ima že dokazane izkušnje pri zagotavljanju kvantnega računanja prek oblaka, zahvaljujoč IBM Experience. "Ni tako, kot da narediš pet kubitov v laboratoriju, stvar nekajkrat brcneš in deluje, dobiš rezultate, potem pa jo spet brcneš čez dva meseca, da spet začne delovati," je dejal Crowder. "Ne, dokazali smo, da imamo lahko pravi kvantni računalnik, ki neprekinjeno deluje od maja [2016]."

Na drugi strani pa IBM upa, da bodo ta partnerstva lahko vplivala na prihodnost pobude IBM Q. Še vedno obstajajo velika vprašanja o tem, kako in zakaj se bodo podjetja odločila za implementacijo kvantne strojne opreme, sodelovanje z zgodnjimi uporabniki pa bi lahko ponudilo nekaj odgovorov.

S tem bi moralo biti jasno, da je IBM Q dolgoročen projekt. Partnerji, ki vstopijo v pritličje, se prijavijo za raziskovanje neznanega ozemlja skupaj s podjetjem - kar bi jim lahko pomagalo priti do prvega mesta v vrsti, ko bodo poslovne koristi kvantnega sistema postale jasno. IBM razmišlja tri korake naprej. Vendar pa podjetje še ni pripravljeno opustiti svojih klasičnih računalniških prizadevanj.

Pravi kvantni preskok

»Vsekakor,« je odgovoril Crowder, ko smo ga vprašali, ali IBM pričakuje soobstoj kvantnih in klasičnih računalnikov v prihodnosti. "Vsekakor, veliko dlje od mojega življenja."

"Kar klasični računalniki delajo dobro, je shranjevanje in obdelava veliko podatkov, in to počnejo veliko bolj učinkovito kot kvantno računalništvo danes, in kolikor vidim v prihodnosti," je pojasnil. »Teoretično lahko univerzalni kvantni računalniki opravljajo katero koli funkcijo kot klasičen računalnik, vendar po mojem mnenju niso tako dobri pri obdelavi velike količine podatkov. Kvantni računalniki so dobri pri raziskovanju velikih problemskih prostorov.«

IBM na kvantne računalnike ne gleda kot na naslednjo generacijo klasičnih računalnikov. To je popolnoma nova kategorija strojne opreme, ki ima svoje prednosti, svoje slabosti in potencial za nekatere zelo zmogljive aplikacije.

Seveda je to še nezrela tehnologija. Raziskovalci po vsem svetu so naredili ogromen napredek v smeri delujoče univerzalne naprave velikega obsega kvantnega računalnika v zadnjih letih, vendar je bil dosežen manjši napredek v smislu razpršitve potenciala aplikacije. To je nekakšen začaran krog.

"S približno 20-25 kubitnim sistemom lahko še vedno simulirate ta kvantni sistem na svojem prenosniku," je dejal Crowder. »Ko začneš prihajati v 40. in okoli 50. leto, sploh ne moreš zares raziskati celotnega prostora možnosti v največjem superračunalniku na svetu. To je zanimiva diskontinuiteta.

"Pravzaprav morate imeti dostop do kvantnega sistema, da resnično razumete, kako gradite algoritme in uporabljate primere za kvantni sistem," je dodal. "Ne morete ga več simulirati na klasičnem sistemu."

Postavitev merila

Trenutno smo tako zgodaj v procesu gradnje univerzalnih kvantnih računalnikov, da ne obstaja niti standardizirana metoda za primerjavo enega sistema z drugim. IBM upa, da bo to težavo rešil z metriko, imenovano kvantni volumen, ki upošteva število kubitov, kakovost kvantnih operacij, povezljivost kubitov, koherenčni čas, vzporednost in drugo.

"Vse te stvari skupaj vam povedo, kako močan je vaš kvantni računalnik glede na velikost prostora, ki ga lahko raziskuje," je dejal Crowder. »Zelo smo odprti za druge ljudi, ki tehtajo in izpopolnjujejo to merilo uspešnosti, vendar bomo potrebovali nekakšno merilo uspešnosti, kot je da sčasoma, tako da se bodo ljudje zlahka seznanili z vrednostjo tega kvantnega računalnika v primerjavi z drugim kvantnim računalnik; ta generacija proti naslednji generaciji.«

Dejstvo, da ni takega merila uspešnosti, dokazuje, koliko dela je treba opraviti, da se kvantno računanje spremeni iz obetavnega teoretičnega dela v delujoč komercialni izdelek.

"Kot sem rekel, smo v 40. letih," je dejal Crowder. »Nimamo še industrijskega merila uspešnosti, da bi razvrstili, kako močan je kvantni sistem, vendar je to stvar, ki jo menim, da se bodo v naslednjih nekaj letih hitro razvijali, saj bodo IBM in drugi še naprej premikali prag teh sistemi."

IBM postavlja infrastrukturo, ki bi se lahko v prihodnjih letih izkazala za zelo dragoceno. Med svojo metriko kvantne vrednosti, odnosom s partnerji IBM Q in IBM Experience, Podjetje je že globoko v procesu, da bi kvantno računalništvo postalo ključna komponenta njegovega poslovanja zanimanja.

"Verjamemo, da smo prišli do točke, ko vidimo pot do večjih sistemov v bližnji prihodnosti," je dejal Crowder. »Vem, da objava nima posebnih časovnic, vendar vidimo to pot do večjih sistemov. To pripelje do točke, ko postane zanimivo.«

IBM je že vložil veliko časa in sredstev v kvantno računalništvo; IBM Q predstavlja naslednji korak. Podjetje ima ambicije, da bo vodilo kvantno računalništvo kot komercialni izdelek. Če bo lahko našel prave partnerje v tej ključni fazi, bi IBM Q lahko odigral ključno vlogo pri umiku tehnologije iz raziskovalnih laboratorijev in oblikovanju aplikacij v resničnem svetu.

Priporočila urednikov

• Znanstveniki so pravkar dosegli preboj v kvantnem računalništvu
• IBM-ov novi 127-qubit procesor je velik preboj v kvantnem računalništvu
• IBM izdeluje največji kvantni računalnik - in ogromen hladilnik, v katerega ga lahko spravite
• Honeywell dela preskok s termostatov na kvantne računalnike
• Znotraj nenavadnega, divjega in čudovitega sveta kvantnih video iger