Du kommer förmodligen aldrig att använda kvanthårdvara själv, men det finns en stor chans att du kommer att dra nytta av forskning som inte kunde ha slutförts utan den. Ettorna och nollorna för konventionella datorer skulle aldrig kunna åstadkomma den typ av bearbetning som kvantdatorer kan.
Möjligheterna är obegränsade, men det finns ett viktigt hinder: om människor faktiskt inte har tillgång till kvantdatorer är tekniken lite mer än ett spännande vetenskapsprojekt. Om datavetare, akademiska forskare och andra inte har tillgång till hårdvaran kommer fältet aldrig att ta nästa steg framåt.
Rekommenderade videor
IBM: s svar på detta problem är ett molnplattform kallad IBM Q. Sedan programmet lanserades i maj 2016 har det gett användare ett sätt att använda kvantberäkning utan att ha direkt tillgång till en kvantdator.
Relaterad
- Forskare har precis uppnått ett genombrott inom kvantberäkning
- IBMs nya 127-qubit-processor är ett stort genombrott inom kvantberäkning
- IBM bygger den största kvantdatorn – och ett gigantiskt kylskåp att sätta den i
Hårdvaran i sig kanske inte är riklig - men tack vare IBM Q, det är allestädes närvarande.
Quantum Build
Jag träffade Bob Sutor, vice VD för IBM Q-strategi och ekosystem på en fullsatt utställningsvåning kl IBM Think-konferensen i april. Vi stod tum bort från en kryostat, en del av den komplexa arkitekturen som gör kvantberäkning möjlig.
"Den faktiska kvantanordningen, qubits, lever i [en kryostat]. Detta hålls på mycket nära absolut noll. 0,015 kelvin. Det är en liten bit över den absoluta nollpunkten, där ingenting rör sig."
"Den faktiska kvantenheten, qubitarna, bor här," berättade Sutor för mig och pekade på ett litet fack vid basen av strukturen. "Detta hålls på mycket nära absolut noll. 0,015 kelvin. Det är en liten bit över den absoluta nollpunkten, där ingenting rör sig."
Kylning är en vanlig faktor bland många av kvantberäkningsprojekten från det senaste decenniet. Låga temperaturer gör det enkelt att upprätthålla en miljö där intrassling kan ske. Det är en av de största utmaningarna som forskare och ingenjörer som arbetar inom detta område står inför: hur kan vi göra det omgivande området tillräckligt kallt för att hårdvaran ska fungera som avsett.
Medan den kallaste delen av kryostaten nästan når absolut noll, är toppen av strukturen relativt ljumma fyra grader kelvin. Varje avsnitt blir gradvis kallare från topp till botten, en process som tydligen tar totalt 36 timmar. Sutor hänvisar till det som en "glorifierad destillation", med hänvisning till hur helium används för att utföra en destillationsprocess som spolar ut värme.
Dummy hårdvara
När Sutor pratar med mig om denna komplexa hårdvara, erkänner han att det här exemplet faktiskt inte används för att köra beräkningar som en del av IBM Q-plattformen.
Han säger till mig att qubitarna är falska – "varför lägga en av våra toppmoderna chips i något som bara vandrar omkring?" – och att själva kryostaten är lite mer "robust" än den riktiga McCoyen, för att säkerställa att den inte faller i bitar under pressningen Turné.
"Varför lägga en av våra toppmoderna chips i något som bara vandrar omkring?"
Vi har täckt kvantberäkningar för digitala trender i flera år, och det var fortfarande fascinerande att se hårdvaran "i köttet", även om det faktiskt bara var en replik. Men det faktum att IBM känner ett behov av att släpa runt på en fysisk representation av dess kvantuppsats säger mycket om den aktuella statusen för denna teknik.
I åratal var kvantberäkning lite mer än ett "vad-om?" som fascinerade datavetare. Sedan var det ett experiment. Nu upptar den ett märkligt ingenmansland och erbjuder direkt nytta för forskare redan innan löftet om en storskalig universell kvantdator har uppfyllts. Som sagt, det är fortfarande en relativt nischad teknik, även om IBM gör sitt yttersta för att göra den tillgänglig.
Kvantberäkningsområdet utvecklas i en anmärkningsvärd hastighet, men det är fortfarande en lång väg kvar innan den når sin potential. En del av utmaningen är omfattningen av att förverkliga dessa idéer.
Själva konceptet krävde en betydande mängd jordning i experimentell fysik bara för att komma igång. Det arbetet behövde upprätthållas av ingenjörskonst – till exempel de lindade trådarna som du ser på bilderna som illustrerar detta artikeln implementerades för att förhindra att hårdvaran går sönder i bitar när temperaturen sjunker och metallen kontrakt. För närvarande finns det den skrämmande uppgiften att utveckla ett ekosystem kring tekniken.
Det krävdes ett företag med IBMs tyngd för att omvandla något som lätt kunde ha slutat som ett vetenskapsprojekt till en teknik som är användbar och praktisk. Men nu är det en hel del grundarbete har redan avslutats, det finns ett tydligt fokus på hur man gör denna hårdvara tillgänglig, tillsammans med ansträngningar för att fortsätta göra stegvisa förbättringar.
Arbeta hemifrån
"För ett par år sedan var det här ett fysikprojekt", sa Jerry Chow, chef för IBM: s experimentella kvantberäkningsgrupp, talade till Digital Trends på Think-konferensen. "Det var något som man behövde vara i ett laboratorium för att göra. Att lägga ut det på webben var det första steget.”
"För några år sedan var det här ett fysikprojekt. Det var något du behövde vara i ett labb för att göra. Att lägga ut det på webben var det första steget.
Han noterar att en del av avsikten med fjärråtkomsten som erbjuds via IBM Q-plattformen var att gömma bort en del av den underliggande fysiken. Användare behöver inte nödvändigtvis veta vad kylprocessen bidrar med - eller hur den supraledande processorn fungerar. Att inte fullt ut kunna förstå kvantdatorns konstruktion är inte ett hinder för inträde.
Detta kan tyckas självklart, med tanke på att de flesta av oss använder enheter som smartphones och bärbara datorer dagligen utan praktisk kunskap om vad som finns under huven. Skillnaden är att operativ kvanthårdvara är otroligt sällsynt i jämförelse.
Brist på ekonomi eller teknisk expertis kan förhindra briljanta forskare och framstående studenter från att använda en kvantdator för att göra viktigt arbete. Men IBM Q säkerställer att även om dessa individer har en väg till den hårdvara de behöver.
Vi pratar inte bara om framtidspotential här. Chow berättar att 75 000 användare har kört över 2,5 miljoner experiment på IBM Q-plattformen, med ett 60-tal forskningsartiklar som har publicerats som ett resultat. "Det finns ett papper från Japan om att trassla in 16 qubits, och hur du faktiskt skulle göra det”, säger Sutor. "Det är första gången någon faktiskt gjorde det på den här typen av maskin."
När idén om kvantdatorer först slog igenom var en av de vanligaste frågorna som folk ställde när de kunde förvänta sig att ett sådant system skulle ersätta deras dator. Experter svarade att det för närvarande är oklart om denna typ av hårdvara skulle erbjuda några påtagliga fördelar jämfört med klassiska datorer.
Så vi borde inte förvänta oss att se en kvantdator på alla hemmakontor – men nu verkar det som om vi på kort sikt inte heller ska förvänta oss att se en i varje datavetenskapslabb. I vår sammanlänkade era följer det att en banbrytande teknik inte skulle rullas ut i massor förrän alla krökar är strukna.
IBM Q-plattformens karaktär gör att lärdomar kan omvandlas till förbättringar för alla mycket snabbt.
"Modellen för konsumtion av kvantum på kort sikt är denna typ av molnåtkomst", konstaterar Chow. För närvarande verkar det som att fjärråtkomst till kvanthårdvara är den mest effektiva metoden.
IBM lägger sin hårdvara i händerna på människor som kan hitta praktiska användningsområden just nu, och det kommer säkert att forma pågående utveckling av kvantberäkningar.
Samtidigt innebär karaktären av IBM Q-plattformen att lärdomar kan omvandlas till förbättringar som gynnar längden och bredden på användarbasen mycket snabbt.
Vad får IBM ut av att göra sin hårdvara tillgänglig för användare som annars inte skulle kunna arbeta med en kvantdator? Tja, all lärdom från att använda en kvanthårdvara skulle ha spridits ut över många labb. Men tack vare IBM Q återgår allt till sitt eget projekt. Räkna inte med att utvecklingen kommer att sakta ner snart.
Redaktörens rekommendationer
- RTX 4090 är redan slutsåld. Så här kan du fortfarande få en
- 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
- Honeywell gör ett steg från termostater till kvantdatorer
