IBM Q är inte vaporware. Det är ett projekt på gång under flera år som kan hjälpa kvantberäkningar att nå sin enorma potential. Kvantdatorernas framtid kan komma tidigare än du tror.
När nyheten kom om IBM: s satsning på att erbjuda den första kommersiellt tillgängliga universella kvantdatorn förra veckan, karakteriserades det som en "handoff" från IBM Research till IBM Systems. Enligt företagets CTO och vice vd för kvantberäkning, teknisk strategi och system, Scott Crowder, är det inte helt fallet.
"Det är inte riktigt en "handoff", det är verkligen ett partnerskap," förklarade Crowder. "Detta är definitivt en övergångspunkt från att det är ren vetenskap, ren forskning, till att också vara ingenjörskonst, utveckling och kommersialisering."
Relaterad
- Inuti det brittiska labbet som ansluter hjärnor till kvantdatorer
- Forskare skapar "saknad sticksåg" i utvecklingen av kvantberäkning
- Möt Silq: Det första intuitiva programmeringsspråket för kvantdatorer
"Men det här är 40-talet", fortsatte han och gjorde en jämförelse med en avgörande era i utvecklingen av klassiska datorer. "Det här är inte 60- eller 70-talet, det här är 1940-talet. Vi är fortfarande i de allra tidiga dagarna; vi driver fortfarande på många av de grundläggande grunderna, samtidigt som vi försöker göra systemen tillgängliga för en bredare grupp människor."
Människor undrar ofta hur kvantberäkning kommer att påverka deras vardag. Genom att erbjuda den första kommersiellt tillgängliga universella kvantdatorn hoppas IBM få reda på det.
Att ta med kvantdatorer till den verkliga världen
IBMs pressmeddelande om dess kommande planer för kvanthårdvara var fullspäckad med potentiella tillämpningar för tekniken och animerade citat från företagets personal och experter på området. Däremot var det lätt på detaljer om när dess kvantdatorer kommer att släppas. Företagets tillkännagivande lovade att universella kvantdatorer kommer att levereras till partners "över de närmaste åren." Den uppgav också att syftar till att konstruera system med cirka 50 qubits "inom de närmaste år."
Vi är fortfarande i de allra tidiga dagarna; vi kör fortfarande på många av de grundläggande grunderna.
Det faktum att endast en vag tidsram har offentliggjorts kan få vissa att tro att IBM Q är ett försök att säkra en plats vid kvantbordet utan att lägga några planer i sten. Men Crowder hävdar att det finns ett mycket fast schema bakom stängda dörrar.
"Ja, vi har en stel definition av "de närmaste åren" internt, skrattade han. "Vi meddelade att vår avsikt är att erbjuda system till en utvald grupp av industripartners i år. Vi har sagt att vi skulle uppgradera dem till en storlek på ungefär 50 qubit inom de närmaste åren."
IBM Q är inte ett projekt tänkt för enbart bra pressbevakning. Faktum är att Crowder specifikt hänvisade till företagets avsikt att göra kvantsystem "riktiga" snarare än att bara vara "PowerPoint-presentationer och vaporware."
Även om detaljerna i tidsramen hålls hemliga, har IBM stora förhoppningar om att IBM Q kan hjälpa till att främja nästa utveckling av kvantberäkningar. Och även om företaget inte är redo att dela ett detaljerat schema med allmänheten, har det inga sådana reservationer när det gäller att avgränsa hur dess kvanthårdvara skiljer sig från andra system på marknaden.
Vad finns i ett namn?
Om du inte har följt utvecklingen av kvantdatorer mycket noga, kan du ha blivit förvirrad när IBM tillkännagav den första kommersiellt tillgänglig universell kvantdator förra veckan, eftersom D-Wave har levererat kvanthårdvara till företagsanvändare i flera år.
D-Wave har dock kritiserats för hur den presenterar sin hårdvara. Företaget marknadsför sina produkter baserat på deras qubit-antal - dess senaste system har tillgång till 2 000 qubits, vilket är mycket mer än IBM: s strävan att producera ett 50-qubit-system inom de närmaste år. De två hårdvarusträngarna kan dock inte jämföras direkt, eftersom D-Wave bygger kvantglödgare, som bara kan hantera vissa problem. IBM arbetar med universella kvantdatorer som, precis som en klassisk dator, kan hantera många typer av problem.
Bygga en Quantum Community med IBM Q
"Jag tror att de som är djupt inne på det här området förstår skillnaderna," sa Crowder. "Men för den genomsnittlige teknologen är det till och med riktigt förvirrande."
"Vad vi erbjuder är inte ett system med fasta funktioner, det är ett universellt system," tillade han. "Men ännu viktigare än så, kraften i kvantberäkning som gör alla verkligen upphetsade är det här konceptet att du kan utforska ett exponentiellt utrymme med det."
Crowder syftar på konceptet med fullständig kvantentanglement, vilket gör att qubits kan ockupera ett större antal tillstånd än den binära på/av för traditionella bitar. Det skulle bara ta cirka 40 eller 50 qubits i detta tillstånd för att skapa en kvantdator som inte kan simuleras på en klassisk dator. För närvarande finns det en viss debatt om huruvida D-Waves hårdvara kan erbjuda dessa fördelar jämfört med traditionella system, även vid mycket högre qubit-antal.
Även i sin nuvarande form är IBMs kvanthårdvara ett steg bortom vad som tidigare erbjudits kommersiellt. Men för att uppfylla sina höga ambitioner för projektet letar företaget inte bara efter kunder; det letar efter partners.
Som "Early Access", men för kvantdatorer
IBM räknar med att lansera sina första kvantsystem med "tidig tillgång" för utvalda industripartners i slutet av 2017. Detta kommer dock inte att vara en traditionell transaktion när det gäller att köpa hårdvara från en tillverkare - företaget betalar inte bara läpparnas bekännelse när det hänvisar till tidiga användare som "partners".
"För det första paret vi gör vill vi definitivt ha partners som vi kommer att arbeta mycket nära med," sa Crowder. "Vi hoppas hitta partners som driver ekosystemet."
IBM: s partners kommer att dra nytta av detta upplägg, eftersom själva hårdvaran kommer att underhållas och periodiskt uppgraderas av företaget. En kvantdator har stränga krav på utrymme, temperatur och andra praktiska egenskaper. Att hålla systemet under IBM: s vaksamma öga kommer att göra det lättare för partners att koncentrera sig på att utnyttja dess kapacitet.
IBM letar inte bara efter kunder; det letar efter partners.
IBM har redan en bevisad erfarenhet av att leverera kvantberäkningar via molnet, tack vare IBM Experience. "Det är inte som att du gör fem qubits i ett labb, du sparkar på saken ett par gånger och det fungerar, du får dina resultat, sedan sparkar du det igen två månader senare för att få det att fungera igen," sa Crowder. "Nej, vi visade att vi kan ha en riktig kvantdator igång kontinuerligt sedan maj [2016]."
I andra änden av köpet hoppas IBM att dessa partnerskap kommer att kunna informera om framtiden för IBM Q-initiativet. Det finns fortfarande stora frågor om hur och varför företag kommer att välja att implementera kvanthårdvara, samarbete med tidiga användare kan ge några svar.
Detta bör göra det tydligt att IBM Q är ett långsiktigt projekt. Partners som kommer in på bottenvåningen registrerar sig för att utforska okänt territorium tillsammans med företaget — vilket kan hjälpa dem att ta första plats i raden när affärsfördelarna med ett kvantsystem blir klar. IBM tänker tre steg framåt. Företaget är dock inte redo att släppa sina klassiska datoransträngningar än.
Ett riktigt kvantsprång
"Absolut", svarade Crowder när vi frågade honom om IBM förväntade sig att kvantdatorer och klassiska datorer skulle samexistera i framtiden. "Absolut, mycket längre än min livstid."
"Vad klassiska datorer gör bra är att lagra och bearbeta massor av data, och de gör det mycket mer effektivt än kvantdatorer gör idag, och så långt jag kan se i framtiden," förklarade han. "Teoretiskt sett kan universella kvantdatorer göra vilken funktion som helst som en klassisk dator gör, men enligt min mening är de inte lika bra på att bearbeta massor av data. Det kvantdatorer är bra på är att utforska stora problemutrymmen.”
IBM ser inte på kvantdatorer som nästa generation av klassiska datorer. Det är en helt ny kategori av hårdvara som har sina egna styrkor, sina egna svagheter och potentialen för några mycket kraftfulla applikationer.
Kvant och kemi
Naturligtvis är det fortfarande omogen teknik. Forskare över hela världen har gjort enorma framsteg mot en fungerande storskalig universal kvantdator de senaste åren, men mindre framsteg har gjorts när det gäller att hasha ut potential applikationer. Det är något av en ond cirkel.
"Med ett ungefär 20-25 qubit-system kan du fortfarande simulera det kvantsystemet på din bärbara dator," sa Crowder. "När du börjar komma till 40-talet, och runt 50, kan du inte ens utforska hela möjligheten på världens största superdator. Det är en intressant diskontinuitet.
"Du behöver faktiskt ha tillgång till ett kvantsystem för att verkligen förstå hur du bygger algoritmer och använder fall för ett kvantsystem," tillade han. "Du kan inte simulera det på ett klassiskt system längre."
Att sätta riktmärket
För närvarande är vi så tidigt i processen att bygga universella kvantdatorer att det inte ens finns en standardiserad metod för att jämföra ett system med ett annat. IBM hoppas kunna lösa detta problem via en metrisk dubbad kvantvolym, som tar hänsyn till antalet qubits, kvaliteten på kvantoperationer, qubit-anslutning, koherenstid, parallellitet och mer.
"Det är alla dessa saker tillsammans som berättar hur kraftfull din kvantdator är, i termer av storleken på utrymmet den kan utforska", sa Crowder. "Vi är väldigt öppna för andra människor som väger in och fulländar det riktmärket, men vi kommer att behöva någon form av riktmärke som det över tid, så att människor lätt kan komma överens om värdet av denna kvantdator kontra en annan kvant dator; denna generation kontra nästa generation."
Det finns inte ens en standardiserad metod för att jämföra ett [kvant]system med ett annat.
Det faktum att det inte finns något sådant riktmärke på plats visar hur mycket arbete som måste göras för att omvandla kvantberäkning från lovande teoretiskt arbete till en fungerande kommersiell produkt.
"Som jag sa, vi är på 40-talet", sa Crowder. "Vi har inte ett branschriktmärke ännu för att klassificera hur kraftfullt ett kvantsystem är, men det är sånt som jag tror att du kommer att se en snabb utveckling under de kommande åren, eftersom IBM och andra fortsätter att trycka på tröskeln för dessa system.”
IBM lägger ner infrastruktur som kan visa sig vara mycket värdefull under kommande år. Mellan dess kvantvärdesmått, dess relationer med IBM Q-partners och IBM Experience, företaget är redan djupt inne i processen att göra kvantdatorer till en nyckelkomponent i sin verksamhet intressen.
"Vi tror att vi har kommit till den punkt där vi ser en väg till större system inom en snar framtid," sa Crowder. "Jag vet att tillkännagivandet inte innehåller några specifika tidslinjer, men vi ser den vägen till större system. Det gör att det blir intressant."
IBM har redan investerat mycket tid och resurser i kvantberäkningar; IBM Q representerar nästa steg. Företaget har ambitioner att gå i spetsen för kvantdatorer som en kommersiell produkt. Om det kan hitta rätt partner i detta avgörande skede kan IBM Q spela en avgörande roll för att ta ut tekniken från forskningslabb och ta fram dess verkliga tillämpningar.
Redaktörens rekommendationer
- Forskare har precis uppnått ett genombrott inom kvantberäkning
- IBM: s nya 127-qubit-processor är ett stort genombrott inom kvantberäkning
- IBM bygger den största kvantdatorn – och ett gigantiskt kylskåp att sätta den i
- Honeywell gör ett steg från termostater till kvantdatorer
- Inuti kvantvideospelens konstiga, vilda och underbara värld
