Jim Clark, cyfarwyddwr caledwedd cwantwm yn Intel, gydag un o broseswyr cwantwm y cwmni. Llun; Intel
- Mae cyfrifiaduron cwantwm yn dechnoleg hynod gyffrous sy'n dal yr addewid o greu galluoedd cyfrifiadurol pwerus i ddatrys problemau anhydrin yn flaenorol.
- Dywed arbenigwyr fod IBM wedi arwain y ffordd mewn cyfrifiadura cwantwm, a dyna pam mae Google, Intel, Microsoft a llu o fusnesau newydd o dan ei ddylanwad.
- Mae buddsoddwyr yn cael eu denu at fusnesau cychwynnol cyfrifiadura cwantwm, gan gynnwys IonQ, ColdQuanta, D-Wave Systems a Rigetti, a allai amharu ar y farchnad.
- Fodd bynnag, mae yna dal: yn gyffredinol nid yw cyfrifiaduron cwantwm modern mor bwerus nac mor ddibynadwy ag uwchgyfrifiaduron heddiw, ac mae angen amodau arbennig arnynt hefyd i gychwyn a chychwyn.
Ym mis Ionawr, gwnaeth IBM donnau pan gyhoeddodd IBM Q System One, y cyfrifiadur cwantwm cyntaf yn y byd sydd ar gael ar gyfer busnes. Roedd y ddyfais wedi'i lleoli mewn cas gwydr lluniaidd gyda chyfaint o 9 troedfedd giwbig.
Mae hon yn garreg filltir bwysig ar gyfer cyfrifiaduron cwantwm, sy'n dal i gael eu lleoli mewn labordai ymchwil. Yn ôl IBM, mae prynwyr eisoes yn edrych i gael eu dwylo ar y dechnoleg, sy'n dangos addewid mewn amrywiaeth o feysydd: cemeg, gwyddor deunyddiau, gweithgynhyrchu bwyd, awyrofod, datblygu cyffuriau, rhagweld y farchnad stoc a hyd yn oed newid yn yr hinsawdd.
IBM Q System Un. Llun: IBM
Y rheswm am y cyffro yw bod gan gyfrifiadur cwantwm briodweddau hudolus sy'n ei alluogi i brosesu mwy o wybodaeth yn esbonyddol na system gonfensiynol. Nid cyfrifiadur cyflym iawn yn unig yw cyfrifiadur cwantwm; yn fwy manwl gywir, mae'n batrwm cyfrifiadurol hollol wahanol sy'n gofyn am ailfeddwl yn radical.
Yr enillydd yn y ras dechnoleg fydd y cwmni sy'n manteisio ar y cyfleoedd a ddarperir gan y dechnoleg hon. Mae IBM, Microsoft, Google a chewri technoleg eraill, yn ogystal â busnesau newydd, yn betio ar y dechnoleg hon.
Gofynnodd Business Insider i Is-lywydd Strategaeth ac Ecosystemau IBM Q, Bob Sutor, sut i wneud y systemau hyn yn hygyrch i bobl: Sut bydd pobl yn cael mynediad atynt? Sut gall llawer o bobl ddysgu sut i ddefnyddio cyfrifiaduron cwantwm i gyflawni eu tasgau?
Prin yw'r siawns o weld cyfrifiaduron cwantwm yn y swyddfa unrhyw bryd yn fuan. Mae arbenigwyr y buom yn siarad â nhw yn credu, er ei fod ar gael i IBM, y bydd yn bum i ddeng mlynedd arall cyn i gyfrifiadura cwantwm gyrraedd y brif ffrwd yn wirioneddol. Ar hyn o bryd dim ond fel gwasanaeth cyfrifiadura cwmwl i ddewis cwsmeriaid y mae IBM Q System One ar gael. Bydd peth amser cyn y gall pobl brynu rhywbeth fel hyn a'i roi ar waith at eu dibenion eu hunain.
Yn wir, dywed arbenigwyr fod cyfrifiaduron cwantwm yn dangos addewid mawr, ond maent yn bell o gynhyrchu màs. Maent yn hynod fregus ac mae angen amodau arbennig arnynt i weithio. At hynny, nid yw cyfrifiaduron cwantwm heddiw mor ddibynadwy nac mor bwerus â'r cyfrifiaduron sydd gennym eisoes.
“Rydyn ni’n credu y bydd cyfrifiadur cwantwm mewn tua deng mlynedd yn newid eich bywyd neu fy mywyd i,” meddai Jim Clark, cyfarwyddwr caledwedd cwantwm yn Intel, wrth Business Insider. — Yn wir, dim ond ym milltir gyntaf y marathon yr ydym bellach. Nid yw hynny'n golygu nad ydym yn poeni amdano."
Beth yw cyfrifiadur cwantwm?
Dywedodd Bill Gates unwaith fod y fathemateg y tu ôl i cwantwm y tu hwnt i'w ddealltwriaeth, ond nid oedd pawb yn cytuno.
"Mae'n dipyn o gamsyniad mai ffiseg yw ffiseg cwantwm ac mae'n rhy gymhleth," meddai Chris Monroe, Prif Swyddog Gweithredol a chyd-sylfaenydd IonQ, wrth Business Insider. “Yr hyn sy'n ei wneud yn annealladwy i lawer o bobl yw ei fod yn annealladwy, ond mae mor annealladwy i mi ag ydyw i chi.” Os gall rhywbeth fod mewn arosodiad, mae'n golygu y gall fod mewn dau gyflwr ar yr un pryd. Mae'n rhyfedd oherwydd dydyn ni ddim yn profi hyn yn y byd go iawn."
Mae'r cyfrifiaduron a ddefnyddiwyd gennym yn dangos data fel llinyn o 1s neu 0s o'r enw cod deuaidd. Fodd bynnag, gall cyfrifiadur cwantwm gynrychioli data fel 1, 0, neu, yn bwysicaf oll, y ddau rif ar yr un pryd.
Pan all system fod mewn mwy nag un cyflwr ar yr un pryd, fe'i gelwir yn “arosod,” un o briodweddau hudolus cyfrifiadura cwantwm. Yr egwyddor allweddol arall yma yw "ymgysylltu", sef eiddo cwantwm sy'n caniatáu i ddau ronyn symud mewn cydamseriad perffaith, ni waeth pa mor bell oddi wrth ei gilydd y maent wedi'u gwahanu'n gorfforol.
Fel yr eglura yn Scientific American, mae'r ddau rinwedd hyn yn cyfuno i greu cyfrifiadur sy'n gallu prosesu llawer mwy o ddata ar yr un pryd nag unrhyw system ar y farchnad heddiw.
Mae pŵer cyfrifiadur cwantwm yn cael ei fesur mewn qubits, yr uned fesur sylfaenol mewn cyfrifiadur cwantwm. Yn union fel y mae gan gyfrifiaduron modern broseswyr 32-bit neu 64-bit (mesur o faint o ddata y gallant ei brosesu ar unwaith), mae gan gyfrifiadur cwantwm gyda mwy o qubits lawer mwy o bŵer prosesu.
Y tu mewn i gyfrifiadur cwantwm. Llun: IBM
Yr awyr yw'r terfyn
Mae hyn i gyd yn golygu y gall cyfrifiadur cwantwm ddatrys problemau a oedd yn gyfyngedig yn flaenorol gan bŵer cyfrifiadurol.
Er enghraifft, gallai cyfrifiadur cwantwm ddatrys y broblem gwerthwr teithiol enwog yn fras, problem gyfrifiadol gymhleth sy'n gofyn am ddod o hyd i'r llwybr byrraf rhwng dinasoedd lluosog cyn dychwelyd adref. Mae'n swnio'n syml, ond os edrychwch arno'n fathemategol, mae dod o hyd i'r llwybr gorau posibl yn dod yn anoddach wrth i chi ychwanegu mwy o ddinasoedd at ei lwybr.
Yn yr un modd, gallai cyfrifiadur cwantwm fynd trwy'r problemau anoddaf, mwyaf llafurus, gan hidlo trwy symiau enfawr o ddata ariannol, fferyllol neu hinsawdd i ddod o hyd i'r atebion gorau posibl. Yn wir, mae cwmni cychwyn cwantwm D-Wave eisoes yn cydweithio â Volkswagen i ddadansoddi patrymau gyrru a hidlo trwy symiau enfawr o sŵn i gyrraedd gwaelod pethau.
Trafodir ei ddefnyddioldeb ym maes cryptograffeg. Mae cyfrifiadur cwantwm yn gallu meistroli dull amgryptio sy'n wahanol i seiffr a wyddys yn flaenorol, sy'n ei alluogi i ddehongli hyd yn oed cyfrinachau cyflwr yn hawdd. Mae diddordeb mawr gan lywodraethau byd-eang yn y nodwedd ddefnyddiol hon, tra bod gweithredwyr yn ofni y gallai dyfodiad cyfrifiadura cwantwm ddinistrio preifatrwydd.
Problem ffiseg
“Oherwydd bod cyfrifiadura cwantwm yn ei gamau cynnar o hyd, mae yna lawer o wybodaeth sydd heb ei phrofi o hyd,” meddai Matthew Briss, is-lywydd Ymchwil a Datblygu yn Gartner. “Ond mae prynwyr eisoes yn chwilio am geisiadau i bennu manteision cystadleuol cyfrifiadura cwantwm i’w busnes,” meddai.
Er gwaethaf yr holl hype, mae arbenigwyr yn credu bod cyfrifiaduron cwantwm mor bell o arwain y ffordd ag yr oedd cyfrifiaduron personol yn y 1950au. Wrth gwrs, maent yn ennill momentwm, ond yn araf.
“Gellir cymharu cyfrifiadura cwantwm â thrên sy’n symud yn araf,” meddai Brian Hopkins, is-lywydd a phrif ddadansoddwr yn Forrester, wrth Business Insider. “Os yw’n symud un fodfedd yr eiliad, yna mewn mis bydd eisoes yn pasio dwy fodfedd yr eiliad.” Yn fuan iawn bydd yn dechrau symud yn gyflymach."
Y broblem fawr nawr yw na all cyfrifiadur cwantwm wneud unrhyw beth na allai cyfrifiadur clasurol ei wneud. Mae'r diwydiant yn edrych ymlaen at eiliad o'r enw goruchafiaeth cwantwm, pan fydd cyfrifiaduron cwantwm yn mynd y tu hwnt i'r cyfyngiadau presennol.
“Pan ddaw cwsmeriaid atom, y prif beth y maent yn ei ddweud wrthym yw nad oes ots ganddynt pa fodel ydyw cyn belled â'i fod yn ddefnyddiol i'w busnes,” meddai'r dadansoddwr Briss. — Nid oes unrhyw fodel a allai berfformio'n well na algorithmau clasurol. Mae gwir angen i ni aros nes bod y caledwedd cyfrifiadurol cwantwm yn dechrau gwella.”
Mae cymrawd Ymchwil IBM, Katie Pooley, yn archwilio'r cryostat sy'n helpu cyfrifiaduron cwantwm i gadw eu tymereddau'n isel. Llun: Andy Aaron, IBM
Y broblem fawr o hyd yw diffyg pŵer cyfrifiadurol. Tybir y bydd goruchafiaeth cwantwm angen cyfrifiadur gyda phwer o 50 qubits. Er bod y garreg filltir hon wedi'i chyflawni yn y labordy, nid yw'n barhaol ac ni ellir ei chynnal. Yn wir, gall cwbits fod yn destun gwallau ac yn ansefydlog, sy'n arwain at broblemau gyda'u cynhyrchu ac yn lleihau eu potensial.
Ffactor pwysig arall yw mwy o ddeunydd. Rhaid i gyfrifiaduron cwantwm gael eu hynysu'n llwyr o'u hamgylchedd i weithredu ac mae angen tymheredd isel iawn arnynt. Gall hyd yn oed y dirgryniadau lleiaf achosi i qubits ddymchwel, gan eu taflu allan o arosodiad, yn union fel y mae plentyn yn curo ar fwrdd yn achosi i ddarnau arian nyddu ddisgyn ar y bwrdd.
Mae cyfrifiaduron cwantwm blaenorol, megis IBM Q System One, mor swmpus fel bod yr amodau ynysu ac oeri angenrheidiol yn dod yn her wirioneddol. Yn gwaethygu'r broblem hon mae prinder cydrannau angenrheidiol: ceblau uwchddargludo ac oergelloedd tymheredd isel. Maent mewn prinder difrifol.
Yn y pen draw, mae hyn yn golygu, er bod gwybodaeth yn gwella a thechnoleg yn datblygu, nid yw cyfrifiadura cwantwm yn ymarferol bosibl o hyd.
“Un o’r heriau yn fy ngrŵp gwaith yw trin deunyddiau, silicon, metelau, fel y gallwn greu amgylchedd homogenaidd iawn,” meddai Clark Intel. - Yn y bôn, dyma'r dechnoleg lled-ddargludyddion orau. Nid yw’r technolegau sydd eu hangen arnom i greu cyfrifiadura cwantwm ar raddfa fawr yn bodoli eto.”
Problem arall yw bod gan gyfrifiaduron cwantwm y potensial diymwad i ddarparu pŵer cyfrifiadurol nas rhagwelwyd. Fodd bynnag, nid oes llawer o bobl yn y byd hwn sydd â phrofiad mewn gwirionedd yn rhaglennu neu'n gweithredu'r systemau hyn, ac mae darpar brynwyr wedi'u swyno wrth geisio darganfod sut i'w ddefnyddio mewn gwirionedd.
Y Ras Cwantwm Fawr
Dywed dadansoddwyr fod IBM ar hyn o bryd yn arwain y ras cyfrifiadura cwantwm diolch i argaeledd masnachol cyfyngedig System Un IBM Q. Oherwydd ei fod yn cael ei gyrchu trwy'r cwmwl, gall IBM gynnal yr amodau arbennig hyn i gadw'r cyfrifiadur cwantwm hwn i weithio tra'n dal i ganiatáu i gwsmeriaid dethol ei ddefnyddio.
“Rwy’n credu bod [cyfrifiadur cwantwm IBM] yn siglo,” meddai’r dadansoddwr Briss. “Rwy’n meddwl mai’r cyfrifiadura cwantwm fel model gwasanaeth yw’r model cywir.” Trwy ei roi mewn cynhwysydd a’i drin yn benodol, maen nhw wir yn ceisio gwella ei ansawdd.”
Mae Sarah Sheldon a Pat Gumann o IBM yn gweithio ar oergell diddymu sy'n oeri cyfrifiaduron cwantwm. Llun: IBM
Ar yr un pryd, mae dadansoddwyr yn nodi y gall unrhyw un o'r chwaraewyr yn y farchnad hon gael datblygiad arloesol ar unrhyw adeg a fydd yn caniatáu iddo symud ymlaen, a bod hon yn dal i fod yn gystadleuaeth angenrheidiol.
Mae gwahanol gewri TG yn ymdrin â'r broblem hon yn wahanol. Mae Intel, IBM, Google a chwmni cychwyn cyfrifiadura cwantwm Rigetti yn adeiladu systemau sy'n seiliedig ar gylchedau uwchddargludo, wedi'u pweru gan uwchgyfrifiaduron o'r radd flaenaf.
yn cymryd agwedd hollol wahanol ac efallai mwy peryglus wrth geisio creu cwbit gwell. Y cwbit topolegol y mae Microsoft yn ceisio creu darnau o electronau i storio gwybodaeth mewn mannau lluosog ar unwaith, gan ei gwneud yn fwy sefydlog ac yn llai tueddol o gael ei dinistrio. Mae'n llai cadarn na'r hyn y mae ei gystadleuwyr yn ceisio ei adeiladu, ond byddai'r canlyniad yn gam mawr ymlaen ar gyfer holl faes cyfrifiadura cwantwm, meddai'r dadansoddwr Hopkins.
“Maen nhw ar gambl ac mae llawer o bobl yn meddwl na fyddan nhw byth yn llwyddo,” meddai Hopkins.
Ar yr ochr fwy anturus, mae busnesau newydd fel IonQ a D-Wave yn betio ar dechnolegau blaengar fel trapio ïon ac anelio cwantwm. Yn syml, maent yn ceisio mewn gwahanol ffyrdd i gyflawni mwy o berfformiad a sefydlogrwydd o bob qubit, gan ddefnyddio dulliau cwbl newydd.
“Mae hyn yn caniatáu inni adeiladu cyfrifiadur cwantwm sy’n datrys problemau cymhleth ac yn symud ymlaen yn barhaus wrth wneud hynny,” meddai Mark Johnson, is-lywydd dylunio a datblygu cynnyrch prosesydd a chwantwm yn D-Wave, wrth Business Insider.
Mae gwyddonydd cwantwm IBM yn cerdded trwy Ganolfan Gyfrifiadura IBM Q yng Nghanolfan Ymchwil Thomas J. Watson yn Yorktown Heights, Efrog Newydd. Llun: Connie Zhou ar gyfer IBM
Cychwyn Cwantwm
Mae'r ymchwydd mewn cyfrifiadura cwantwm wedi tanio ton o ddiddordeb gan fuddsoddwyr mewn busnesau newydd cysylltiedig. Mae Robert Sutor o IBM yn amcangyfrif bod tua 100 o gwmnïau cychwynnol meddalwedd cwantwm, caledwedd a hyd yn oed ymgynghori ledled y byd. Mae hyn yn fach o'i gymharu â'r farchnad cychwyn enfawr, ond yn llawer mwy nag o'r blaen.
“Rydw i wedi bod yn y gofod hwn ers amser maith, o’r cychwyn cyntaf,” meddai Monroe IonQ. - Am gyfnod hir roedd yn ei ddyddiau cynnar, tan 5-8 mlynedd yn ôl denodd sylw a denodd fuddsoddiadau enfawr. Daeth yn amlwg bod yr amser wedi dod.”
Chris Monroe, Prif Swyddog Gweithredol a chyd-sylfaenydd y cwmni cychwyn cyfrifiadura cwantwm IonQ. Llun: IonQ
Mae rhai, fel Rigetti, yn barod i fynd â'u traed gyda'r titaniaid technolegol gyda'u sglodion cwantwm eu hunain a systemau cyfrifiadurol cwantwm soffistigedig.
“Dyma graidd ein busnes,” meddai Betsy Masiello, is-lywydd cynnyrch yn Rigetti, wrth Business Insider. — Mae yna lawer o gwmnïau yn y gofod cwantwm sy'n gweithio ar gymwysiadau meddalwedd ym maes cyfrifiadura cwantwm. Rydym yn cynhyrchu microsglodion ac yn adeiladu systemau cyfrifiadurol.”
Dywed Matthew Kinsella, rheolwr gyfarwyddwr Maverick Ventures, ei fod yn bullish ar y maes cyfrifiadura cwantwm. Mae ei gwmni wedi mynd mor bell â buddsoddi yn ColdQuanta, cwmni sy'n gwneud offer a ddefnyddir mewn systemau cwantwm. Mae'n disgwyl i gyfrifiaduron cwantwm berfformio'n well na systemau heddiw o fewn pump i 10 mlynedd. Mae Maverick Ventures yn betio ar y tymor hir.
“Rwy’n credu’n wirioneddol mewn cyfrifiadura cwantwm, er y gall gymryd mwy o amser na’r disgwyl cyn i gyfrifiadur cwantwm ddod yn well na chyfrifiadur traddodiadol ar gyfer datrys problemau bob dydd. Mae'n debyg y byddwn yn gweld buddion cyfrifiaduron cwantwm wrth ddatrys problemau ar raddfa fach yn yr ychydig flynyddoedd nesaf, ”meddai Kinsella.
Labordai Systemau 2000Q D-Wave. Llun: D-Wave
Mae Kinsella, fel y dadansoddwyr y siaradom â nhw, yn disgwyl “gaeaf cwantwm” fel y'i gelwir. Efallai y bydd hype o amgylch cyfrifiaduron cwantwm, ond mae pobl yn cynyddu eu gobeithion, mae arbenigwyr yn rhybuddio. Nid yw'r peiriannau'n berffaith eto, a bydd yn flynyddoedd cyn i fuddsoddwyr weld canlyniadau.
Mewn persbectif
Hyd yn oed y tu hwnt i oruchafiaeth cwantwm, mae arbenigwyr yn ein sicrhau bod lle o hyd i gyfrifiaduron traddodiadol ac uwchgyfrifiaduron. Tan hynny, mae materion cost, maint, dibynadwyedd a phŵer prosesu i'w datrys o hyd cyn y gallwn ei drafod.
“Mae angen i ni gymryd anadl,” meddai’r dadansoddwr Briss. “Mae yna lawer o bethau cyffrous yn digwydd yn y maes hwn sy’n cymryd amser.” Mae'n conglomerate o ffiseg, cyfrifiadureg ac, a dweud y gwir, dadansoddi gwyddonol. Ni fyddai’n rhaid i ni astudio hyn pe baem yn gwybod yr holl atebion, ond mae llawer o waith ymchwil o’n blaenau.”
Cyfrifiadur cwantwm Rigetti. Llun: Rigetti
Fodd bynnag, i lawer mae’n amlwg mai dyma’r dyfodol. Yn union fel nad oedd gwneuthurwyr y cyfrifiadur prif ffrâm cyntaf yn sylweddoli y byddai hyn yn y pen draw yn arwain at fwy o ffonau clyfar maint palmwydd. Gallai cyfrifiadur cwantwm fod yn gam cyntaf ar lwybr cwbl newydd.
Ychydig iawn, fel Microsoft VP o Lywodraethu Corfforaethol Todd Holmdahl, sy'n ddigon optimistaidd i ddweud y gallai fod yn fwy arwyddocaol na deallusrwydd artiffisial a dysgu peiriannau heddiw. Roedd yn arfer dweud wrth ei blant y dylen nhw wneud yr hyn maen nhw'n angerddol amdano ac y gallen nhw bob amser gael swydd mewn deallusrwydd artiffisial. Nawr bydd yn dweud yr un peth am gyfrifiadura cwantwm.
“Dyma faes fydd yn datblygu. Rydyn ni angen pobl i’w lenwi a’i gadw rhag gwywo,” meddai Holmdahl. “Mae’n chwarae rhan bwysig yn ein cenhedlaeth ni, gan roi’r cyfle i ni greu pethau anhygoel yn y dyfodol.”
Ffynhonnell: hab.com