Jim Clark, Intel-in kvant aparatının direktoru, şirkətin kvant prosessorlarından biri ilə. Şəkil; Intel
- Kvant kompüterləri əvvəllər həll olunmayan problemləri həll etmək üçün güclü hesablama imkanları yaratmaq vədini özündə saxlayan son dərəcə maraqlı texnologiyadır.
- Mütəxəssislər bildirirlər ki, IBM kvant hesablamalarında liderlik edir və buna görə də Google, Intel, Microsoft və bir sıra startaplar onun təsiri altındadır.
- İnvestorlar bazarı poza biləcək IonQ, ColdQuanta, D-Wave Systems və Rigetti daxil olmaqla kvant hesablama startaplarına cəlb olunurlar.
- Bununla belə, bir məqam var: müasir kvant kompüterləri, ümumiyyətlə, indiki superkompüterlər qədər güclü və etibarlı deyil, həmçinin işə salmaq və yükləmək üçün xüsusi şərtlər tələb edir.
Yanvar ayında IBM, biznes üçün mövcud olan dünyanın ilk kvant kompüteri olan IBM Q System One-ı elan edərkən böyük səs-küy yaratdı. Cihaz həcmi 9 kub fut olan parlaq şüşə qutuda yerləşdirildi.
Bu, hələ də tədqiqat laboratoriyalarında yerləşən kvant kompüterləri üçün mühüm mərhələdir. IBM-ə görə, alıcılar artıq müxtəlif sahələrdə vəd verən texnologiyaya əl atmağa çalışırlar: kimya, materialşünaslıq, qida istehsalı, aerokosmik, dərmanların inkişafı, birjanın proqnozlaşdırılması və hətta iqlim dəyişikliyi.
IBM Q System One. Foto: IBM
Həyəcanın səbəbi, kvant kompüterinin adi sistemdən daha çox məlumatı emal etməyə imkan verən sehrli xüsusiyyətlərinə sahib olmasıdır. Kvant kompüteri sadəcə çox sürətli kompüter deyil, daha dəqiq desək, bu, köklü şəkildə yenidən düşünməyi tələb edən tamamilə fərqli hesablama paradiqmasıdır.
Texnologiya yarışında qalib bu texnologiyanın verdiyi imkanlardan yararlanan şirkət olacaq. IBM, Microsoft, Google və digər texnologiya nəhəngləri, eləcə də startaplar bu texnologiyaya mərc edirlər.
Business Insider IBM Q Strategiyası və Ekosistem üzrə vitse-prezidenti Bob Sutordan bu sistemləri insanlar üçün necə əlçatan etmək barədə soruşdu: İnsanlar onlara necə daxil olacaq? Bir çox insan öz vəzifələrini yerinə yetirmək üçün kvant kompüterlərindən istifadə etməyi necə öyrənə bilər?
Tezliklə ofisdə kvant kompüterlərini görmək şansı azdır. Söhbət etdiyimiz ekspertlər inanırlar ki, IBM üçün əlçatan olmasına baxmayaraq, kvant hesablamalarının həqiqətən də əsas cərəyanı vurması hələ beş-on il çəkəcək. IBM Q System One hazırda yalnız müştəriləri seçmək üçün bulud hesablama xidməti kimi mövcuddur. İnsanlar belə bir şey alıb öz məqsədləri üçün işə salana qədər bir müddət keçəcək.
Doğrudan da, ekspertlər kvant kompüterlərinin böyük ümidlər verdiyini, lakin onların kütləvi istehsaldan uzaq olduğunu deyirlər. Onlar son dərəcə kövrəkdirlər və işləmək üçün xüsusi şərait tələb edirlər. Üstəlik, bu gün kvant kompüterləri bizdə olan kompüterlər qədər etibarlı və ya güclü deyil.
"Biz inanırıq ki, təxminən on ildən sonra kvant kompüteri sizin və ya mənim həyatınızı dəyişəcək" dedi Intel-in kvant avadanlığı üzrə direktoru Jim Clark Business Insider-ə. — Əslində, biz indi marafonun yalnız birinci milindəyik. Bu o demək deyil ki, biz bundan narahat deyilik”.
Kvant kompüteri nədir?
Bill Qeyts bir dəfə demişdi ki, kvantın arxasında duran riyaziyyat onun dərk edə bilmədiyi şeydir, lakin hamı razılaşmır.
IonQ-nun baş direktoru və həmtəsisçisi Chris Monroe Business Insider-ə deyib: "Kvant fizikasının fizika olması və çox mürəkkəb olması bir az yanlış fikirdir". "Bir çox insanlar üçün anlaşılmaz edən odur ki, anlaşılmazdır, amma sizin üçün anlaşılmaz olduğu qədər mənim üçün də anlaşılmazdır." Əgər bir şey superpozisiyada ola bilirsə, bu o deməkdir ki, o, eyni anda iki vəziyyətdə ola bilər. Qəribədir, çünki biz bunu real dünyada yaşamırıq”.
İstifadə etdiyimiz kompüterlər ikili kod adlanan 1 və ya 0 sətri kimi məlumatları göstərir. Bununla belə, kvant kompüteri məlumatları eyni anda 1, 0 və ya ən əsası hər iki rəqəm kimi təqdim edə bilər.
Sistem eyni anda birdən çox vəziyyətdə ola bildikdə, buna kvant hesablamasının sehrli görünən xüsusiyyətlərindən biri olan “superpozisiya” deyilir. Buradakı digər əsas prinsip iki hissəciyin fiziki olaraq bir-birindən nə qədər uzaqda olsalar da, mükəmməl sinxron hərəkət etməsinə imkan verən kvant xüsusiyyəti olan “dolaşma”dır.
İzah etdiyi kimi Scientific American-da bu iki keyfiyyət birləşərək bu gün bazarda olan hər hansı sistemdən daha çox məlumatı eyni vaxtda emal edə bilən kompüter yaradır.
Kvant kompüterinin gücü kvant kompüterində əsas ölçü vahidi olan kubitlərlə ölçülür. Müasir kompüterlərin 32 və ya 64 bitlik prosessorları olduğu kimi (bir anda nə qədər məlumat emal edə biləcəyinin ölçüsü), daha çox kubitli kvant kompüteri əhəmiyyətli dərəcədə daha çox emal gücünə malikdir.
Kvant kompüterinin içərisində. Foto: IBM
Göy hədddir
Bütün bunlar o deməkdir ki, kvant kompüteri əvvəllər hesablama gücü ilə məhdudlaşdırılan problemləri həll edə bilər.
Məsələn, kvant kompüteri evə qayıtmazdan əvvəl bir çox şəhərlər arasında ən qısa yolu tapmağı tələb edən mürəkkəb hesablama problemi olan məşhur səyyar satıcı problemini kobud şəkildə həll edə bilər. Bu sadə səslənir, amma riyazi olaraq baxsanız, marşrutuna daha çox şəhər əlavə etdikcə vahid optimal yolu tapmaq çətinləşir.
Eyni şəkildə, bir kvant kompüteri optimal həllər tapmaq üçün böyük miqdarda maliyyə, əczaçılıq və ya iqlim məlumatlarını süzərək ən çətin, ən çox vaxt aparan problemlərin öhdəsindən gələ bilər. Həqiqətən də, kvant startapı D-Wave artıq Volkswagen ilə sürücülük nümunələrini təhlil etmək və işin dibinə varmaq üçün böyük səs-küydən keçmək üçün əməkdaşlıq edir.
Onun kriptoqrafiya sahəsində faydalılığı müzakirə olunur. Kvant kompüteri əvvəllər məlum olan şifrədən fərqli şifrələmə metodunu mənimsəməyə qadirdir və bu, hətta dövlət sirlərini belə asanlıqla deşifrə etməyə imkan verir. Qlobal hökumətlər tərəfindən bu faydalı xüsusiyyətə böyük maraq var, aktivistlər isə kvant hesablamalarının gəlişinin məxfiliyi məhv edə biləcəyindən qorxurlar.
Fizika problemi
Gartner-in Ar-Ge üzrə vitse-prezidenti Metyu Briss, “Kvant hesablamaları hələ ilkin mərhələdə olduğu üçün sübut olunmamış çoxlu məlumat var” dedi. "Lakin alıcılar artıq öz biznesləri üçün kvant hesablamalarının rəqabət üstünlüklərini müəyyən etmək üçün proqramlar axtarırlar" deyir.
Bütün ajiotajlara baxmayaraq, ekspertlər hesab edirlər ki, kvant kompüterləri 1950-ci illərdəki kompüterlər kimi liderlik etməkdən uzaqdır. Təbii ki, onlar təcil qazanırlar, lakin yavaş-yavaş.
Forrester-in vitse-prezidenti və baş analitiki Brayan Hopkins Business Insider-ə deyib: “Kvant hesablamalarını yavaş hərəkət edən qatarla müqayisə etmək olar. "Əgər o, saniyədə bir düym hərəkət edərsə, bir aydan sonra o, artıq saniyədə iki düym keçəcək." Tezliklə o, daha sürətli hərəkət etməyə başlayacaq”.
İndi böyük problem odur ki, kvant kompüteri klassik kompüterin edə bilmədiyi hər şeyi edə bilməz. Sənaye kvant kompüterlərinin mövcud məhdudiyyətlərdən kənara çıxacağı kvant üstünlüyü adlanan anı səbirsizliklə gözləyir.
“Müştərilər bizə müraciət edəndə əsas odur ki, onların biznesi üçün faydalı olduğu müddətcə onun hansı model olduğuna əhəmiyyət verməsinlər” – analitik Briss deyir. — Klassik alqoritmləri üstələyən model yoxdur. Biz həqiqətən də kvant kompüter avadanlığının təkmilləşməyə başlamasını gözləməliyik”.
IBM tədqiqatçısı Katie Pooley kvant kompüterlərinin temperaturlarını aşağı saxlamağa kömək edən kriostatı araşdırır. Foto: Andy Aaron, IBM
Böyük problem hesablama gücünün olmaması olaraq qalır. Güman edilir ki, kvant üstünlüyü 50 kubit gücündə kompüter tələb edəcək. Laboratoriyada bu mərhələyə nail olunsa da, daimi deyil və davamlı ola bilməz. Həqiqətən, qubitlər həm səhvlərə məruz qala bilər, həm də qeyri-sabit ola bilər, bu da onların nəsli ilə bağlı problemlərə gətirib çıxarır və potensiallarını azaldır.
Digər vacib amil daha çox materialdır. Kvant kompüterləri işləmək üçün ətraf mühitdən tamamilə təcrid olunmalıdır və çox aşağı temperatur tələb edir. Ən kiçik titrəyişlər belə qubitlərin dağılmasına, onları superpozisiyadan kənara atmasına səbəb ola bilər, necə ki, bir uşağın stolu döyməsi fırlanan sikkələrin stolun üzərinə düşməsinə səbəb olur.
IBM Q System One kimi əvvəlki kvant kompüterləri o qədər böyükdür ki, lazımi izolyasiya və soyutma şəraiti əsl problemə çevrilir. Bu problemi daha da gücləndirən zəruri komponentlərin çatışmazlığıdır: superkeçirici kabellər və aşağı temperaturlu soyuducular. Onlar ciddi çatışmazlıq içindədirlər.
Nəhayət, bu o deməkdir ki, biliklər təkmilləşsə və texnologiya inkişaf etsə də, kvant hesablamaları hələ də praktiki olaraq mümkün deyil.
"İş qrupumdakı çətinliklərdən biri materialları, silikonu və metalları manipulyasiya etməkdir ki, biz çox homojen bir mühit yarada bilək" dedi Intel şirkətindən Klark. - Bu, əsasən, ən yaxşı yarımkeçirici texnologiyadır. Kvant hesablamalarını miqyasda yaratmaq üçün ehtiyacımız olan texnologiyalar hələ mövcud deyil”.
Başqa bir problem, kvant kompüterlərinin gözlənilməz hesablama gücünü təmin etmək üçün danılmaz potensiala sahib olmasıdır. Bununla belə, bu dünyada həqiqətən proqramlaşdırma və ya bu sistemləri idarə etmək təcrübəsi olan çox insan yoxdur və potensial alıcılar ondan necə istifadə edəcəyini anlamağa heyran olurlar.
Böyük Kvant Yarışı
Analitiklər bildirirlər ki, IBM Q System One-ın məhdud kommersiya imkanları sayəsində hazırda kvant hesablama yarışına liderlik edir. Bulud vasitəsilə əldə edildiyi üçün, IBM bu kvant kompüterinin işləməsini saxlamaq üçün bu xüsusi şərtləri qoruyub saxlaya bilər, eyni zamanda seçilmiş müştərilərə ondan istifadə etməyə icazə verir.
“Məncə [IBM-in kvant kompüteri] yellənir” dedi analitik Briss. "Düşünürəm ki, bir xidmət modeli kimi kvant hesablaması düzgün modeldir." Onu bir qaba qoyub xüsusi müalicə etməklə, həqiqətən də onun keyfiyyətini yaxşılaşdırmağa çalışırlar”.
IBM-dən Sarah Sheldon və Pat Gumann kvant kompüterlərini soyudan həlledici soyuducu üzərində işləyirlər. Foto: IBM
Eyni zamanda, analitiklər qeyd edirlər ki, bu bazarın oyunçularından hər hansı birinin irəli getməsinə imkan verəcək hər an irəliləyiş ola bilər və bu, hələ də zəruri rəqabətdir.
Fərqli İT nəhəngləri bu problemə fərqli yanaşır. Intel, IBM, Google və kvant hesablama startapı Rigetti ən müasir superkompüterlərlə təchiz edilmiş superkeçirici sxemlərə əsaslanan sistemlər qurur.
daha yaxşı bir qubit yaratmağa çalışarkən tamamilə fərqli və bəlkə də daha riskli bir yanaşma tətbiq edir. Microsoft-un eyni anda birdən çox yerdə məlumat saxlamaq üçün elektron fraqmentləri yaratmağa çalışdığı topoloji kubit, onu daha sabit və məhv olmağa daha az meylli edir. Analitik Hopkins dedi ki, bu, rəqiblərinin qurmağa çalışdığı şeydən daha az möhkəmdir, lakin nəticə bütün kvant hesablama sahəsi üçün irəliyə doğru böyük bir addım olardı.
"Onlar qumar oynayırlar və bir çox insanlar heç vaxt uğur qazana bilməyəcəklərini düşünürlər" dedi Hopkins.
Daha macəraçı tərəfdə, IonQ və D-Wave kimi startaplar ion tutma və kvant yumşalma kimi qabaqcıl texnologiyalara mərc edirlər. Sadəcə olaraq, onlar tamamilə yeni metodlardan istifadə edərək, hər bir qubitdən daha yüksək performans və sabitliyə nail olmaq üçün müxtəlif yollarla çalışırlar.
D-Wave-in prosessor və kvant məhsullarının dizaynı və inkişafı üzrə vitse-prezidenti Mark Conson Business Insider-ə deyib: "Bu, bizə mürəkkəb problemləri həll edən və bu işdə davamlı olaraq irəliləyən kvant kompüteri yaratmağa imkan verir".
IBM kvant alimi Nyu-Yorkun Yorktown Heights şəhərindəki Tomas J. Watson Araşdırma Mərkəzindəki IBM Q Hesablama Mərkəzində gəzir. Şəkil: IBM üçün Connie Zhou
Kvant startapları
Kvant hesablamasındakı artım, əlaqəli startaplara investor marağı dalğasına səbəb oldu. IBM-dən Robert Sutor hesab edir ki, dünyada 100-ə yaxın kvant proqram təminatı, aparat və hətta konsaltinq startapları var. Bu, nəhəng startap bazarı ilə müqayisədə kiçikdir, lakin əvvəlkindən xeyli böyükdür.
IonQ-dan Monroe, "Mən əvvəldən bu məkanda uzun müddət olmuşam" dedi. — Uzun müddət o, ilkin mərhələdə idi, 5-8 il əvvələ qədər diqqəti cəlb etdi və böyük investisiyalar cəlb etdi. Məlum oldu ki, vaxt yetişib”.
Chris Monroe, IonQ kvant hesablama startapının baş direktoru və həmtəsisçisi. Şəkil: IonQ
Bəziləri, Rigetti kimi, öz kvant çipləri və mürəkkəb kvant hesablama sistemləri olan texnoloji titanlarla ayaq üstə getməyə hazırdırlar.
Rigetti-nin məhsul üzrə vitse-prezidenti Betsy Masiello Business Insider-ə açıqlamasında "Bu, bizim işimizin əsasını təşkil edir" dedi. — Kvant məkanında kvant hesablamaları sahəsində proqram təminatı üzərində işləyən bir çox şirkət var. Biz mikroçiplər istehsal edirik və hesablama sistemləri qururuq”.
Maverick Ventures-in idarəedici direktoru Metyu Kinsella, kvant hesablamaları sahəsində yüksəlişli olduğunu söylədi. Onun şirkəti o qədər irəli gedib ki, kvant sistemlərində istifadə olunan avadanlıqlar istehsal edən ColdQuanta şirkətinə sərmayə qoyub. O, kvant kompüterlərinin XNUMX-XNUMX il ərzində bugünkü sistemləri üstələyəcəyini gözləyir. Maverick Ventures uzun müddətə mərc edir.
“Mən kvant hesablamalarına həqiqətən inanıram, baxmayaraq ki, bir kvant kompüteri gündəlik problemləri həll etmək üçün ənənəvi kompüterdən daha yaxşı hala gələnə qədər gözləniləndən daha çox vaxt tələb oluna bilər. Çox güman ki, yaxın bir neçə il ərzində kiçik miqyaslı problemlərin həllində kvant kompüterlərinin faydalarını görəcəyik”, - Kinsella bildirib.
D-Wave-in 2000Q Sistemləri laboratoriyaları. Şəkil: D-Wave
Kinsella, danışdığımız analitiklər kimi, sözdə "kvant qışı" gözləyir. Kvant kompüterləri ətrafında şırınga ola bilər, lakin insanlar ümidlərini artırırlar, ekspertlər xəbərdarlıq edir. Maşınlar hələ mükəmməl deyil və investorlar nəticələri görməzdən əvvəl illər keçəcək.
Perspektivdə
Mütəxəssislər hətta kvant üstünlüyündən kənarda da bizi əmin edirlər ki, ənənəvi kompüterlər və superkompüterlər üçün hələ də yer var. O vaxta qədər biz bunu müzakirə etməzdən əvvəl hələ də qiymət, ölçü, etibarlılıq və emal gücü problemləri var.
"Nəfəs almalıyıq" dedi analitik Briss. "Bu sahədə vaxt alan çox maraqlı şeylər baş verir." Bu, fizika, informatika və açıq desək, elmi təhlilin konqlomeratıdır. Bütün cavabları bilsəydik, bunu araşdırmaq məcburiyyətində qalmazdıq, amma qarşıda çoxlu tədqiqat işləri var”.
Rigetti kvant kompüteri. Foto: Rigetti
Ancaq çoxları üçün bunun gələcək olduğu aydındır. Necə ki, ilk əsas kompüter istehsalçıları bunun nəticədə daha çox xurma ölçüsündə smartfonlara gətirib çıxaracağını başa düşmədilər. Kvant kompüteri tamamilə yeni bir yolda ilk addım ola bilər.
Microsoft-un Korporativ İdarəetmə üzrə vitse-prezidenti Todd Holmdahl kimi, bu gün süni intellekt və maşın öyrənməsindən daha əhəmiyyətli ola biləcəyini söyləmək üçün kifayət qədər nikbindir. O, uşaqlarına həvəs göstərdikləri işlə məşğul olmalarını və hər zaman süni intellektdə işə düzələ biləcəklərini deyirdi. İndi o, eyni şeyi kvant hesablamaları haqqında da deyəcək.
“Bu, inkişaf edəcək bir sahədir. Bizə onu doldurmaq və solmasını saxlamaq üçün insanlara ehtiyacımız var,” Holmdahl bildirib. "Bu, bizim nəsildə mühüm rol oynayır və bizə gələcəkdə heyrətamiz şeylər yaratmaq imkanı verir."
Mənbə: www.habr.com