Scott Crowder จาก IBM อธิบายว่า IBM Q จะช่วยพัฒนาแอปพลิเคชันสำหรับการประมวลผลควอนตัมได้อย่างไร

IBM Q ไม่ใช่ไอระเหย เป็นโครงการที่อยู่ระหว่างดำเนินการหลายปีซึ่งจะช่วยให้การคำนวณควอนตัมบรรลุศักยภาพมหาศาล อนาคตของคอมพิวเตอร์ควอนตัมอาจมาถึงเร็วกว่าที่คุณคิด

เมื่อมีข่าวถึงความเคลื่อนไหวของ IBM เพื่อนำเสนอคอมพิวเตอร์ควอนตัมสากลเครื่องแรกที่มีจำหน่ายในท้องตลาดเมื่อสัปดาห์ที่แล้ว ก็ถือเป็น "การส่งต่อ" จาก IBM Research ไปยัง IBM Systems ตามที่ Scott Crowder CTO ของบริษัทและรองประธานฝ่ายคอมพิวเตอร์ควอนตัม กลยุทธ์ทางเทคนิค และระบบ ระบุว่าไม่ได้เป็นเช่นนั้นทั้งหมด

“มันไม่ใช่ 'การส่งมอบ' มากนัก แต่เป็นความร่วมมือกันจริงๆ” Crowder อธิบาย “นี่เป็นจุดเปลี่ยนจากการเป็นวิทยาศาสตร์บริสุทธิ์ การวิจัยล้วนๆ ไปสู่การเป็นวิศวกรรม การพัฒนา และการพาณิชย์”

“แต่นี่คือยุค 40” เขากล่าวต่อ โดยเปรียบเทียบกับยุคที่กำหนดในการพัฒนาคอมพิวเตอร์คลาสสิก “นี่ไม่ใช่ยุค 60 หรือ 70 แต่นี่คือทศวรรษ 1940 เรายังอยู่ในช่วงเริ่มต้น เรายังคงขับเคลื่อนปัจจัยพื้นฐานพื้นฐานมากมาย ในเวลาเดียวกันกับที่เรากำลังพยายามทำให้ระบบเข้าถึงได้โดยกลุ่มคนในวงกว้างขึ้น”

ผู้คนมักสงสัยว่าการคำนวณควอนตัมจะส่งผลต่อชีวิตประจำวันของพวกเขาอย่างไร ด้วยการนำเสนอคอมพิวเตอร์ควอนตัมสากลเครื่องแรกที่มีจำหน่ายในท้องตลาด IBM หวังว่าจะได้พบคำตอบ

นำคอมพิวเตอร์ควอนตัมมาสู่โลกแห่งความเป็นจริง

ข่าวประชาสัมพันธ์ของไอบีเอ็ม เกี่ยวกับแผนฮาร์ดแวร์ควอนตัมที่กำลังจะมีขึ้นนั้นอัดแน่นไปด้วยแอปพลิเคชันที่มีศักยภาพสำหรับเทคโนโลยีดังกล่าว และคำพูดเคลื่อนไหวจากบุคลากรของบริษัทและผู้เชี่ยวชาญในสาขานั้น ในทางตรงกันข้าม มีการเปิดเผยรายละเอียดว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมจะเปิดตัวเมื่อใด การประกาศของบริษัทให้คำมั่นว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมสากลจะถูกส่งไปยังพันธมิตร “ผ่านทาง ไม่กี่ปีข้างหน้า” นอกจากนี้ยังระบุด้วยว่ามีเป้าหมายที่จะสร้างระบบที่มีประมาณ 50 qubit “ในอีกไม่กี่ข้างหน้านี้ ปี."

ความจริงที่ว่ามีเพียงกรอบเวลาที่คลุมเครือเท่านั้นที่เปิดเผยต่อสาธารณะอาจทำให้บางคนเชื่อว่า IBM Q เป็นความพยายามที่จะรักษาตำแหน่งในตารางควอนตัมโดยไม่ต้องวางแผนใดๆ เลย อย่างไรก็ตาม Crowder ยืนยันว่ามีตารางงานที่แน่นหนาอยู่เบื้องหลังประตูแบบปิด

“ใช่ เรามีคำจำกัดความที่ชัดเจนของ ‘อีกไม่กี่ปีข้างหน้า’ ภายใน” เขาหัวเราะ “เราประกาศว่าความตั้งใจของเราคือการนำเสนอระบบให้กับกลุ่มพันธมิตรอุตสาหกรรมที่ได้รับการคัดเลือกในปีนี้ เราได้กล่าวว่าเราจะอัปเกรดเป็นขนาดประมาณ 50 คิวบิตภายในไม่กี่ปีข้างหน้า”

IBM Q ไม่ใช่โครงการที่ออกแบบมาเพื่อการรายงานข่าวที่ดีเพียงอย่างเดียว ในความเป็นจริง Crowder กล่าวถึงความตั้งใจของบริษัทในการสร้างระบบควอนตัม "ของจริง" โดยเฉพาะ แทนที่จะเป็นเพียง "การนำเสนอ PowerPoint และไอระเหย"

แม้ว่ากรอบเวลาที่เฉพาะเจาะจงจะยังถูกปกปิดไว้ แต่ IBM ก็หวังเป็นอย่างยิ่งว่า IBM Q จะช่วยส่งเสริมวิวัฒนาการใหม่ของการประมวลผลควอนตัมได้ แม้ว่าบริษัทจะไม่พร้อมที่จะเปิดเผยกำหนดการโดยละเอียดกับสาธารณะ แต่ก็ไม่มีข้อจำกัดใดๆ เกี่ยวกับการพิจารณาว่าฮาร์ดแวร์ควอนตัมของตนแตกต่างจากระบบอื่นๆ ในตลาดอย่างไร

มีอะไรอยู่ในชื่อ?

หากคุณไม่ได้ติดตามการพัฒนาคอมพิวเตอร์ควอนตัมอย่างใกล้ชิด คุณอาจสับสนเมื่อ IBM ประกาศครั้งแรก คอมพิวเตอร์ควอนตัมสากลที่วางจำหน่ายทั่วไปเมื่อสัปดาห์ที่แล้ว เนื่องจาก D-Wave ได้จัดหาฮาร์ดแวร์ควอนตัมให้กับผู้ใช้ระดับองค์กรมาหลายรายแล้ว ปี.

อย่างไรก็ตาม D-Wave ได้รับการวิพากษ์วิจารณ์ถึงวิธีการนำเสนอฮาร์ดแวร์ของตน บริษัทโปรโมตผลิตภัณฑ์ตามจำนวน qubit ซึ่งเป็นระบบล่าสุดที่สามารถเข้าถึงได้ 2,000 คิวบิต ซึ่งมากกว่าความปรารถนาของ IBM ในการผลิตระบบ 50 คิวบิตในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า ปี. อย่างไรก็ตาม ฮาร์ดแวร์ทั้งสองสายไม่สามารถเปรียบเทียบได้โดยตรง เนื่องจาก D-Wave สร้างเครื่องอบอ่อนด้วยควอนตัม ซึ่งสามารถจัดการกับปัญหาบางอย่างเท่านั้น IBM กำลังทำงานเกี่ยวกับคอมพิวเตอร์ควอนตัมสากล ซึ่งสามารถจัดการกับปัญหาได้หลายประเภท เช่นเดียวกับคอมพิวเตอร์คลาสสิก

“ผมคิดว่าสำหรับคนที่เจาะลึกในด้านนี้ พวกเขาเข้าใจถึงความแตกต่าง” Crowder กล่าว “แต่สำหรับนักเทคโนโลยีทั่วไปแล้ว มันน่าสับสนจริงๆ”

“สิ่งที่เรานำเสนอไม่ใช่ระบบฟังก์ชันตายตัว แต่เป็นระบบสากล” เขากล่าวเสริม “แต่ที่สำคัญกว่านั้น พลังของการคำนวณควอนตัมที่ทำให้ทุกคนตื่นเต้นมากคือแนวคิดนี้ที่คุณสามารถสำรวจพื้นที่เอ็กซ์โพเนนเชียลได้”

Crowder หมายถึงแนวคิดเรื่องการพัวพันควอนตัมโดยสมบูรณ์ ซึ่งช่วยให้ qubit ครอบครองขอบเขตของรัฐที่กว้างกว่าการเปิด/ปิดไบนารีของบิตแบบดั้งเดิม จะใช้เวลาประมาณ 40 หรือ 50 คิวบิตในสถานะนี้เพื่อสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ไม่สามารถจำลองบนคอมพิวเตอร์คลาสสิกได้ ปัจจุบัน มีการถกเถียงกันว่าฮาร์ดแวร์ของ D-Wave สามารถให้ข้อได้เปรียบเหล่านี้เหนือระบบแบบเดิมได้หรือไม่ แม้ว่าจะนับควิบิตที่สูงกว่ามากก็ตาม

แม้จะอยู่ในรูปแบบปัจจุบัน ฮาร์ดแวร์ควอนตัมของ IBM ก็ยังก้าวไปไกลกว่าที่เคยมีการนำเสนอในเชิงพาณิชย์ แต่เพื่อเติมเต็มความทะเยอทะยานอันสูงส่งสำหรับโครงการนี้ บริษัทไม่ได้เพียงแค่มองหาลูกค้าเท่านั้น มันกำลังมองหาพันธมิตร

เช่นเดียวกับ 'Early Access' แต่สำหรับคอมพิวเตอร์ควอนตัม

IBM คาดว่าจะเปิดตัวระบบควอนตัมแบบ “เข้าถึงได้ก่อนกำหนด” เป็นครั้งแรก เพื่อเลือกพันธมิตรในอุตสาหกรรมภายในสิ้นปี 2560 อย่างไรก็ตาม การดำเนินการนี้จะไม่ใช่ธุรกรรมแบบดั้งเดิมในแง่ของการซื้อฮาร์ดแวร์จากผู้ผลิต บริษัทไม่ได้เพียงแต่ให้บริการแบบปากต่อปากเมื่อเรียกผู้ใช้งานในช่วงแรกๆ ว่าเป็น “พันธมิตร”

“สำหรับคู่แรกที่เราทำ เราอยากมีพันธมิตรที่เราจะทำงานด้วยอย่างใกล้ชิดอย่างแน่นอน” Crowder กล่าว “เราหวังว่าจะได้พบพันธมิตรที่ขับเคลื่อนระบบนิเวศ”

พันธมิตรของ IBM จะได้รับประโยชน์จากการตั้งค่านี้ เนื่องจากบริษัทจะได้รับการบำรุงรักษาและอัปเกรดฮาร์ดแวร์เป็นระยะ คอมพิวเตอร์ควอนตัมมีข้อกำหนดที่เข้มงวดในด้านพื้นที่ อุณหภูมิ และการใช้งานอื่นๆ การดูแลระบบให้อยู่ในสายตาจับตามองของ IBM จะช่วยให้พันธมิตรมุ่งความสนใจไปที่การนำความสามารถของตนไปใช้งานให้เกิดประโยชน์ได้ง่ายขึ้น

IBM มีประวัติที่พิสูจน์แล้วในการส่งมอบการคำนวณควอนตัมผ่านคลาวด์ ต้องขอบคุณ IBM Experience “มันไม่ใช่ว่าคุณทำ 5 คิวบิตในห้องแล็บ คุณเตะมันสองสามครั้งแล้วได้ผล คุณได้รับผลลัพธ์ จากนั้นคุณเตะมันอีกครั้งในสองเดือนต่อมาเพื่อให้มันทำงานได้อีกครั้ง” Crowder กล่าว “ไม่ เราแสดงให้เห็นแล้วว่าเราสามารถมีคอมพิวเตอร์ควอนตัมจริงทำงานอย่างต่อเนื่องได้ตั้งแต่เดือนพฤษภาคม (2559)”

ในอีกด้านหนึ่งของการต่อรอง IBM หวังว่าพันธมิตรเหล่านี้จะสามารถแจ้งอนาคตของโครงการริเริ่ม IBM Q ได้ ยังคงมีคำถามสำคัญๆ เกี่ยวกับวิธีการและเหตุผลที่บริษัทต่างๆ จะเลือกใช้ฮาร์ดแวร์ควอนตัม การทำงานร่วมกันกับกลุ่มผู้ใช้งานในช่วงแรกๆ อาจให้คำตอบได้บ้าง

สิ่งนี้ควรทำให้ชัดเจนว่า IBM Q เป็นโครงการระยะยาว พันธมิตรที่เข้ามาชั้นล่างกำลังลงทะเบียนเพื่อสำรวจดินแดนที่ไม่เคยมีมาก่อนร่วมกับบริษัท ซึ่งจะช่วยให้พวกเขารั้งอันดับหนึ่งเมื่อผลประโยชน์ทางธุรกิจของระบบควอนตัมกลายเป็น ชัดเจน. IBM กำลังคิดที่จะก้าวไปข้างหน้าอีกสามประการ อย่างไรก็ตาม บริษัทยังไม่พร้อมที่จะละทิ้งความพยายามด้านการประมวลผลแบบคลาสสิก

การก้าวกระโดดควอนตัมอย่างแท้จริง

“แน่นอน” Crowder ตอบเมื่อเราถามเขาว่า IBM คาดหวังว่าจะได้เห็นคอมพิวเตอร์ควอนตัมและคอมพิวเตอร์คลาสสิกอยู่ร่วมกันในอนาคตหรือไม่ “แน่นอน นานกว่าชีวิตของฉันมาก”

“สิ่งที่คอมพิวเตอร์คลาสสิกทำได้ดีคือจัดเก็บและประมวลผลข้อมูลจำนวนมาก และพวกมันทำได้มีประสิทธิภาพมากกว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมในปัจจุบันมาก และเท่าที่ผมเห็นในอนาคต” เขาอธิบาย “ตามทฤษฎีแล้ว คอมพิวเตอร์ควอนตัมสากลสามารถทำหน้าที่ใดๆ ก็ตามที่คอมพิวเตอร์คลาสสิกทำได้ แต่ในความคิดของฉัน คอมพิวเตอร์เหล่านี้ประมวลผลข้อมูลจำนวนมากได้ไม่ดีเท่า คอมพิวเตอร์ควอนตัมที่เก่งคือการสำรวจพื้นที่ปัญหาขนาดใหญ่”

IBM ไม่ได้มองว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมเป็นคอมพิวเตอร์คลาสสิกรุ่นต่อไป เป็นฮาร์ดแวร์ประเภทใหม่ทั้งหมดที่มีจุดแข็ง จุดอ่อนของตัวเอง และศักยภาพสำหรับแอปพลิเคชันที่ทรงพลังบางตัว

แน่นอนว่ามันยังเป็นเทคโนโลยีที่ยังไม่บรรลุนิติภาวะ นักวิจัยทั่วโลกได้ก้าวหน้าอย่างมากไปสู่การทำงานแบบสากลในวงกว้าง คอมพิวเตอร์ควอนตัมในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา แต่มีความคืบหน้าน้อยลงในแง่ของศักยภาพในการแฮชเอาท์ การใช้งาน มันเป็นเรื่องของวงจรอุบาทว์

“ด้วยระบบควอนตัมประมาณ 20-25 คุณยังคงสามารถจำลองระบบควอนตัมนั้นบนแล็ปท็อปของคุณได้” Crowder กล่าว “เมื่อคุณเริ่มเข้าสู่วัย 40 และประมาณ 50 คุณจะไม่สามารถสำรวจความเป็นไปได้ทั้งหมดนั้นบนซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่ใหญ่ที่สุดในโลกได้จริงๆ มันเป็นความไม่ต่อเนื่องที่น่าสนใจ

“คุณจำเป็นต้องเข้าถึงระบบควอนตัมเพื่อทำความเข้าใจวิธีการสร้างอัลกอริทึมและกรณีการใช้งานสำหรับระบบควอนตัม” เขากล่าวเสริม “คุณไม่สามารถจำลองมันบนระบบคลาสสิกได้อีกต่อไป”

การกำหนดเกณฑ์มาตรฐาน

ในปัจจุบัน เรายังเร็วมากในการสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมสากลจนไม่มีแม้แต่วิธีการที่เป็นมาตรฐานในการเปรียบเทียบระบบหนึ่งกับอีกระบบหนึ่ง IBM หวังที่จะแก้ไขปัญหานี้ผ่านเมตริกที่เรียกว่าปริมาณควอนตัม ซึ่งจะพิจารณาจำนวนคิวบิต คุณภาพของการดำเนินการควอนตัม การเชื่อมต่อคิวบิต เวลาการเชื่อมโยง ความขนาน และอื่นๆ

“ทั้งหมดนี้รวมเข้าด้วยกันเพื่อบอกคุณว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมของคุณทรงพลังเพียงใด ในแง่ของขนาดพื้นที่ที่คอมพิวเตอร์สามารถสำรวจได้” Crowder กล่าว “เราเปิดกว้างมากสำหรับคนอื่นๆ ที่ชั่งน้ำหนักและทำให้เกณฑ์มาตรฐานนั้นสมบูรณ์แบบ แต่เราจะต้องมีเกณฑ์มาตรฐานบางอย่างเช่น เมื่อเวลาผ่านไป เพื่อให้ผู้คนเข้าใจคุณค่าของคอมพิวเตอร์ควอนตัมนี้เทียบกับควอนตัมอื่นได้อย่างง่ายดาย คอมพิวเตอร์; รุ่นนี้กับรุ่นต่อไป”

ความจริงที่ว่าไม่มีเกณฑ์มาตรฐานดังกล่าวแสดงให้เห็นว่ามีงานอีกมากที่ต้องทำเพื่อเปลี่ยนการคำนวณควอนตัมจากงานทางทฤษฎีที่มีแนวโน้มไปเป็นผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์ที่ใช้งานได้

“อย่างที่ฉันบอกไป เราอยู่ในยุค 40” Crowder กล่าว “เรายังไม่มีเกณฑ์มาตรฐานอุตสาหกรรมที่จะจำแนกว่าระบบควอนตัมมีประสิทธิภาพเพียงใด แต่นั่นคือสิ่งที่ฉัน คิดว่าคุณจะเห็นการพัฒนาอย่างรวดเร็วในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า เนื่องจาก IBM และบริษัทอื่นๆ ยังคงผลักดันเกณฑ์เหล่านี้ต่อไป ระบบ”

IBM กำลังวางโครงสร้างพื้นฐานที่สามารถพิสูจน์ได้ว่ามีคุณค่ามากในปีต่อๆ ไป ระหว่างตัวชี้วัดค่าควอนตัม ความสัมพันธ์กับพันธมิตร IBM Q และ IBM Experience บริษัทกำลังเจาะลึกกระบวนการทำให้คอมพิวเตอร์ควอนตัมเป็นองค์ประกอบสำคัญของธุรกิจอยู่แล้ว ความสนใจ

“เราเชื่อว่าเราได้มาถึงจุดที่เราเห็นเส้นทางสู่ระบบที่ใหญ่กว่าในอนาคตอันใกล้นี้” Crowder กล่าว “ฉันรู้ว่าการประกาศไม่มีกำหนดเวลาที่ชัดเจน แต่เรามองเห็นเส้นทางนั้นไปสู่ระบบที่ใหญ่ขึ้น นั่นทำให้มันถึงจุดที่น่าสนใจ”

IBM ได้ลงทุนเวลาและทรัพยากรจำนวนมากไปกับการประมวลผลควอนตัมแล้ว IBM Q แสดงถึงขั้นตอนต่อไป บริษัทมีความทะเยอทะยานในการเป็นผู้นำด้านการประมวลผลควอนตัมในฐานะผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์ หากสามารถค้นหาพันธมิตรที่เหมาะสมในขั้นตอนสำคัญนี้ IBM Q อาจมีบทบาทสำคัญในการนำเทคโนโลยีออกจากห้องปฏิบัติการวิจัยและแกะสลักแอปพลิเคชันในโลกแห่งความเป็นจริง

คำแนะนำของบรรณาธิการ

• นักวิทยาศาสตร์เพิ่งประสบความสำเร็จในการพัฒนาควอนตัมคอมพิวติ้ง
• โปรเซสเซอร์ 127 คิวบิตใหม่ของไอบีเอ็มถือเป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญในการประมวลผลควอนตัม
• IBM กำลังสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ใหญ่ที่สุด และตู้เย็นขนาดยักษ์สำหรับติดตั้ง
• Honeywell กำลังก้าวกระโดดจากเทอร์โมสตัทไปสู่คอมพิวเตอร์ควอนตัม
• ภายในโลกแห่งวิดีโอเกมควอนตัมที่แปลกประหลาด ดุร้าย และมหัศจรรย์