คุณอาจไม่เคยใช้ฮาร์ดแวร์ควอนตัมด้วยตัวเอง แต่มีโอกาสสูงที่คุณจะได้รับประโยชน์จากการวิจัยที่ไม่สามารถทำได้หากไม่มีฮาร์ดแวร์ดังกล่าว จำนวนหนึ่งและศูนย์ของคอมพิวเตอร์ทั่วไปไม่สามารถบรรลุผลสำเร็จในการประมวลผลแบบควอนตัมที่สามารถทำได้
ความเป็นไปได้นั้นไร้ขีดจำกัด แต่ก็มีอุปสรรคสำคัญอย่างหนึ่ง: หากผู้คนไม่สามารถเข้าถึงคอมพิวเตอร์ควอนตัมได้จริง เทคโนโลยีนี้ก็เป็นเพียงโครงการวิทยาศาสตร์ที่น่าสนใจเพียงเล็กน้อยเท่านั้น หากนักวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ นักวิจัยเชิงวิชาการ และคนอื่นๆ ไม่สามารถเข้าถึงฮาร์ดแวร์ได้ สาขานี้จะไม่มีวันก้าวไปข้างหน้า
วิดีโอแนะนำ
คำตอบของ IBM ต่อปัญหานี้คือก แพลตฟอร์มคลาวด์ที่เรียกว่า IBM Q. นับตั้งแต่เปิดตัวโปรแกรมในเดือนพฤษภาคม 2559 ผู้ใช้สามารถใช้การคำนวณควอนตัมได้โดยไม่ต้องเข้าถึงคอมพิวเตอร์ควอนตัมโดยตรง
ที่เกี่ยวข้อง
- นักวิทยาศาสตร์เพิ่งประสบความสำเร็จในการพัฒนาควอนตัมคอมพิวติ้ง
- โปรเซสเซอร์ 127 คิวบิตใหม่ของไอบีเอ็มถือเป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญในการประมวลผลควอนตัม
- IBM กำลังสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ใหญ่ที่สุด และตู้เย็นขนาดยักษ์สำหรับติดตั้ง
ฮาร์ดแวร์อาจมีไม่มากนัก แต่ก็ต้องขอบคุณ ไอบีเอ็ม คิวมันแพร่หลาย
การสร้างควอนตัม
ฉันได้พบกับ Bob Sutor รองประธานฝ่ายกลยุทธ์และระบบนิเวศของ IBM Q ในงานแสดงที่มีผู้คนหนาแน่นที่ การประชุม IBM Think ในเดือนเมษายน เรายืนอยู่ห่างจากเครื่องควบคุมอุณหภูมิเพียงไม่กี่นิ้ว ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของสถาปัตยกรรมที่ซับซ้อนที่ทำให้การคำนวณควอนตัมเป็นไปได้
“อุปกรณ์ควอนตัมจริง คิวบิต อาศัยอยู่ใน [ไครโอสแตต] สิ่งนี้จะถูกเก็บไว้ใกล้กับศูนย์สัมบูรณ์มาก 0.015 เคลวิน นั่นสูงกว่าศูนย์สัมบูรณ์เล็กน้อยเล็กน้อย โดยที่ไม่มีอะไรเคลื่อนไหว”
“อุปกรณ์ควอนตัมจริงๆ คือคิวบิต อาศัยอยู่ที่นี่” Sutor บอกฉัน โดยชี้ไปที่ช่องเล็กๆ ที่ฐานของโครงสร้าง “ค่านี้จะถูกเก็บไว้ใกล้กับศูนย์สัมบูรณ์มาก 0.015 เคลวิน นั่นสูงกว่าศูนย์สัมบูรณ์เล็กน้อยเล็กน้อย โดยที่ไม่มีอะไรเคลื่อนไหว”
การทำความเย็นเป็นปัจจัยร่วมในโครงการคอมพิวเตอร์ควอนตัมหลายโครงการในช่วงทศวรรษที่ผ่านมา อุณหภูมิต่ำทำให้ง่ายต่อการรักษาสภาพแวดล้อมที่อาจเกิดการพันกัน เป็นหนึ่งในความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ที่สุดที่นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรที่ทำงานในสาขานี้ต้องเผชิญ นั่นคือเราจะทำให้พื้นที่โดยรอบเย็นเพียงพอสำหรับให้ฮาร์ดแวร์ทำงานตามที่ตั้งใจได้อย่างไร
แม้ว่าส่วนที่เย็นที่สุดของเครื่องแช่แข็งเกือบจะถึงศูนย์สัมบูรณ์ แต่ด้านบนของโครงสร้างจะมีอุณหภูมิ 4 องศาเคลวินที่ค่อนข้างเย็นสบาย แต่ละส่วนจะเย็นลงเรื่อยๆ จากบนลงล่าง ซึ่งดูเหมือนว่ากระบวนการนี้จะใช้เวลาประมาณ 36 ชั่วโมง Sutor เรียกสิ่งนี้ว่า "ภาพนิ่งอันทรงเกียรติ" ซึ่งหมายถึงวิธีการใช้ฮีเลียมเพื่อดำเนินการกระบวนการกลั่นเพื่อระบายความร้อนออกไป
ฮาร์ดแวร์จำลอง
ขณะที่ Sutor พูดคุยกับฉันเกี่ยวกับฮาร์ดแวร์ที่ซับซ้อนนี้ เขารับทราบว่าตัวอย่างเฉพาะนี้ไม่ได้ใช้เพื่อคำนวณโดยเป็นส่วนหนึ่งของแพลตฟอร์ม IBM Q
เขาบอกฉันว่าคิวบิตเป็นของปลอม “ทำไมต้องใส่ชิปอันล้ำสมัยของเราไว้ในสิ่งที่แค่เดินไปมา?” - และ ตัว cryostat นั้น "แข็งแกร่ง" มากกว่าของแท้เล็กน้อยเพื่อให้แน่ใจว่าจะไม่แตกเป็นชิ้น ๆ ระหว่างการกด การท่องเที่ยว.
“ทำไมต้องใส่ชิปล้ำสมัยของเราไว้ในสิ่งที่แค่เดินไปรอบๆ?”
เราครอบคลุมการประมวลผลควอนตัมสำหรับ Digital Trends มาหลายปีแล้ว และมันก็ยังคงน่าทึ่งที่ได้เห็นฮาร์ดแวร์ 'ในเนื้อหนัง' แม้ว่าจริงๆ แล้วมันจะเป็นเพียงแบบจำลองก็ตาม แต่ความจริงที่ว่าไอบีเอ็มรู้สึกว่าจำเป็นต้องดึงการนำเสนอทางกายภาพของความพยายามควอนตัมบ่งบอกถึงสถานะปัจจุบันของเทคโนโลยีนี้
หลายปีที่ผ่านมา คอมพิวเตอร์ควอนตัมเป็นมากกว่าคำว่า "จะเกิดอะไรขึ้น" ที่ทำให้นักวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์หลงใหล จากนั้นก็เป็นการทดลอง ตอนนี้มันครอบครองดินแดนแปลก ๆ ที่ไม่มีมนุษย์ ซึ่งเป็นประโยชน์โดยตรงแก่นักวิจัยแม้กระทั่งก่อนที่จะได้รับคำมั่นสัญญาว่าจะให้ คอมพิวเตอร์ควอนตัมสากลขนาดใหญ่ ได้รับการเติมเต็มแล้ว ถึงกระนั้นก็ยังเป็นเทคโนโลยีที่ค่อนข้างเฉพาะ แม้ว่า IBM จะพยายามอย่างเต็มที่เพื่อให้สามารถเข้าถึงได้ก็ตาม
สาขาคอมพิวเตอร์ควอนตัมกำลังพัฒนาไปอย่างรวดเร็ว แต่ก็ยังมีหนทางอีกยาวไกลก่อนที่มันจะถึงศักยภาพ ส่วนหนึ่งของความท้าทายคือขอบเขตที่แท้จริงของการนำแนวคิดเหล่านี้ไปสู่การปฏิบัติ
แนวคิดนี้จำเป็นต้องมีพื้นฐานจำนวนมากในฟิสิกส์ทดลองเพื่อที่จะหลุดพ้นจากพื้นดิน งานดังกล่าวจำเป็นต้องได้รับการสนับสนุนจากความสามารถทางวิศวกรรม เช่น สายไฟขดที่คุณเห็นในภาพที่แสดงสิ่งนี้ บทความถูกนำมาใช้เพื่อป้องกันไม่ให้ฮาร์ดแวร์แตกตัวเป็นชิ้น ๆ เมื่ออุณหภูมิลดลงและโลหะ สัญญา ปัจจุบันมีงานที่ยากลำบากในการพัฒนาระบบนิเวศรอบเทคโนโลยี
บริษัทต้องใช้ IBM มากในการเปลี่ยนบางสิ่งที่อาจกลายเป็นโครงการวิทยาศาสตร์ให้เป็นเทคโนโลยีที่ใช้งานได้จริงและใช้งานได้จริง แต่ตอนนี้มีงานพื้นฐานมากมาย เสร็จสิ้นแล้วมีการมุ่งเน้นที่ชัดเจนเกี่ยวกับวิธีการทำให้ฮาร์ดแวร์นี้สามารถเข้าถึงได้ ควบคู่ไปกับความพยายามที่จะทำการปรับปรุงเพิ่มเติมอย่างต่อเนื่อง
ทำงานจากที่บ้าน
“เมื่อสองสามปีก่อน นี่เป็นโปรเจ็กต์ฟิสิกส์” Jerry Chow ผู้จัดการกลุ่มคอมพิวเตอร์ควอนตัมเชิงทดลองของ IBM กล่าวกับ Digital Trends ในการประชุม Think “มันเป็นสิ่งที่คุณต้องทำในห้องทดลอง การเผยแพร่บนเว็บเป็นขั้นตอนแรก”
“ไม่กี่ปีที่ผ่านมา นี่เป็นโครงการฟิสิกส์ มันเป็นสิ่งที่คุณต้องทำในห้องทดลอง การลงเว็บเป็นขั้นตอนแรก
เขาตั้งข้อสังเกตว่าส่วนหนึ่งของความตั้งใจในการเข้าถึงระยะไกลที่นำเสนอผ่านแพลตฟอร์ม IBM Q คือการซ่อนฟิสิกส์พื้นฐานบางส่วนออกไป ผู้ใช้ไม่จำเป็นต้องรู้ว่ากระบวนการทำความเย็นมีส่วนช่วยอะไร หรือตัวประมวลผลตัวนำยิ่งยวดทำงานอย่างไร การไม่สามารถเข้าใจวิศวกรรมของคอมพิวเตอร์ควอนตัมได้อย่างสมบูรณ์ไม่ใช่อุปสรรคในการเข้าสู่
สิ่งนี้อาจดูเหมือนชัดเจน เนื่องจากพวกเราส่วนใหญ่ใช้อุปกรณ์เช่นสมาร์ทโฟนและ แล็ปท็อป ในแต่ละวันโดยไม่ต้องมีความรู้เกี่ยวกับสิ่งที่อยู่ภายใต้ประทุน ความแตกต่างก็คือฮาร์ดแวร์ควอนตัมในการปฏิบัติงานนั้นหาได้ยากเมื่อเปรียบเทียบกัน
การขาดการเงินหรือความเชี่ยวชาญด้านเทคนิคอาจทำให้นักวิจัยที่เก่งและนักศึกษาที่โดดเด่นไม่สามารถใช้คอมพิวเตอร์ควอนตัมในการทำงานที่สำคัญได้ แต่ IBM Q รับประกันว่าแม้ว่าบุคคลเหล่านี้จะมีเส้นทางไปยังฮาร์ดแวร์ที่พวกเขาต้องการก็ตาม
เราไม่ได้พูดถึงศักยภาพในอนาคตเพียงอย่างเดียวในที่นี้ Chow บอกฉันว่าผู้ใช้ 75,000 รายทำการทดลองมากกว่า 2.5 ล้านครั้งบนแพลตฟอร์ม IBM Q โดยมีผลงานวิจัยประมาณ 60 ชิ้นที่ได้รับการตีพิมพ์ “มี. กระดาษจากประเทศญี่ปุ่น ในการพัวพันกับ 16 คิวบิต และคุณจะทำเช่นนั้นได้อย่างไร” Sutor กล่าว “นั่นเป็นครั้งแรกที่มีคนทำสิ่งนี้กับเครื่องจักรประเภทนี้”
เมื่อแนวคิดเกี่ยวกับคอมพิวเตอร์ควอนตัมเริ่มแพร่หลาย คำถามหนึ่งที่ผู้คนถามบ่อยที่สุดก็คือ เมื่อไหร่ที่พวกเขาคาดหวังว่าระบบดังกล่าวจะมาแทนที่พีซีของพวกเขา ผู้เชี่ยวชาญตอบว่าในขณะนี้ ยังไม่ชัดเจนว่าฮาร์ดแวร์ประเภทนี้จะให้ข้อได้เปรียบที่จับต้องได้เหนือคอมพิวเตอร์แบบคลาสสิกหรือไม่
ดังนั้นเราจึงไม่ควรคาดหวังที่จะเห็นคอมพิวเตอร์ควอนตัมในสำนักงานที่บ้านทุกแห่ง แต่ตอนนี้ ดูเหมือนว่าในระยะสั้น เราไม่ควรคาดหวังที่จะเห็นคอมพิวเตอร์ควอนตัมในห้องปฏิบัติการวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ทุกแห่งเช่นกัน ในยุคที่เชื่อมต่อถึงกันของเรา เทคโนโลยีล้ำสมัยจะไม่ถูกเผยแพร่ออกไปอย่างแพร่หลาย จนกว่าข้อบกพร่องทั้งหมดจะได้รับการแก้ไข
ลักษณะของแพลตฟอร์ม IBM Q หมายความว่าบทเรียนที่ได้เรียนรู้สามารถเปลี่ยนเป็นการปรับปรุงสำหรับทุกคนได้อย่างรวดเร็ว
“แบบจำลองสำหรับการใช้ควอนตัมในระยะสั้นคือการเข้าถึงระบบคลาวด์ประเภทนี้” Chow กล่าว ในขณะนี้ ดูเหมือนว่าการเข้าถึงฮาร์ดแวร์ควอนตัมจากระยะไกลเป็นแนวทางที่มีประสิทธิภาพมากที่สุด
IBM กำลังวางฮาร์ดแวร์ไว้ในมือของผู้ที่สามารถใช้งานได้จริงในขณะนี้ และแน่นอนว่าจะกำหนดรูปแบบดังกล่าว วิวัฒนาการอย่างต่อเนื่องของการคำนวณควอนตัม.
ในเวลาเดียวกัน ธรรมชาติของแพลตฟอร์ม IBM Q หมายความว่าบทเรียนที่ได้เรียนรู้สามารถเปลี่ยนเป็นการปรับปรุงที่เป็นประโยชน์ต่อความยาวและความกว้างของฐานผู้ใช้ได้อย่างรวดเร็ว
IBM ได้ประโยชน์อะไรจากการทำให้ฮาร์ดแวร์พร้อมใช้งานสำหรับผู้ใช้ที่ไม่สามารถทำงานกับคอมพิวเตอร์ควอนตัมได้ การเรียนรู้ทั้งหมดจากการใช้ฮาร์ดแวร์ควอนตัมจะกระจายออกไปในห้องปฏิบัติการหลายแห่ง แต่ต้องขอบคุณ IBM Q ที่ตอนนี้ทุกอย่างกลับเข้าสู่โปรเจ็กต์ของตัวเองแล้ว อย่าคาดหวังว่าความคืบหน้าจะช้าลงในเร็วๆ นี้
คำแนะนำของบรรณาธิการ
- RTX 4090 ขายหมดแล้ว ต่อไปนี้คือวิธีที่คุณยังสามารถรับได้
- ภายในห้องปฏิบัติการในสหราชอาณาจักรที่เชื่อมต่อสมองกับคอมพิวเตอร์ควอนตัม
- นักวิจัยสร้าง 'ชิ้นส่วนจิ๊กซอว์ที่หายไป' ในการพัฒนาคอมพิวเตอร์ควอนตัม
- พบกับ Silq: ภาษาการเขียนโปรแกรมที่ใช้งานง่ายภาษาแรกสำหรับคอมพิวเตอร์ควอนตัม
- Honeywell กำลังก้าวกระโดดจากเทอร์โมสตัทไปสู่คอมพิวเตอร์ควอนตัม
