Jim Clark, direktoro de kvantuma aparataro ĉe Intel, kun unu el la kvantumprocesoroj de la firmao. Foto; Intel
- Kvantumaj komputiloj estas ekstreme ekscita teknologio, kiu havas la promeson krei potencajn komputilajn kapablojn por solvi antaŭe nesolveblajn problemojn.
- Fakuloj diras, ke IBM gvidis la vojon en kvantuma komputado, tial Guglo, Intel, Mikrosofto kaj amaso da noventreprenoj estas sub ĝia influo.
- Investantoj estas altiritaj de kvantuma komputika noventreprenoj, inkluzive de IonQ, ColdQuanta, D-Wave Systems kaj Rigetti, kiuj povus interrompi la merkaton.
- Tamen, ekzistas problemo: modernaj kvantumkomputiloj ĝenerale ne estas tiel potencaj aŭ tiel fidindaj kiel la hodiaŭaj superkomputiloj, kaj ili ankaŭ postulas specialajn kondiĉojn por ekfunkciigi kaj ekfunkciigi.
En januaro, IBM faris ondojn kiam ĝi anoncis la IBM Q System One, la unuan kvantuman komputilon de la mondo disponebla por komerco. La aparato estis enhavita en glata vitroujo kun volumeno de 9 kubaj futoj.
Ĉi tio estas grava mejloŝtono por kvantumkomputiloj, kiuj ankoraŭ troviĝas en esplorlaboratorioj. Laŭ IBM, aĉetantoj jam serĉas akiri la manojn sur la teknologion, kiu montras promeson en diversaj areoj: kemio, materiala scienco, nutraĵfabrikado, aerospaco, drog-disvolvado, borsprognozo kaj eĉ klimata ŝanĝo.
IBM Q System One. Foto: IBM
La kialo de la ekscito estas ke kvantuma komputilo havas ŝajne magiajn trajtojn kiuj permesas al ĝi prilabori eksponente pli da informoj ol konvencia sistemo. Kvantuma komputilo ne estas nur tre rapida komputilo; pli ĝuste, ĝi estas tute malsama komputika paradigmo, kiu postulas radikalan repripenson.
La gajnanto en la teknologia vetkuro estos la firmao kiu ekspluatas la ŝancojn provizitajn de ĉi tiu teknologio. IBM, Microsoft, Google kaj aliaj teknologiaj gigantoj, same kiel noventreprenoj, vetas pri ĉi tiu teknologio.
Business Insider demandis al IBM Q-Strategy and Ecosystem Vicprezidanto Bob Sutor pri kiel fari ĉi tiujn sistemojn alireblaj por homoj: Kiel homoj aliros ilin? Kiel multaj homoj povas lerni uzi kvantumajn komputilojn por plenumi siajn taskojn?
Estas malmulte da ŝanco vidi kvantumajn komputilojn en la oficejo baldaŭ. Fakuloj, kun kiuj ni parolis, kredas, ke malgraŭ esti disponeblaj por IBM, daŭros pliajn kvin ĝis dek jarojn antaŭ ol kvantuma komputado vere trafos la ĉeftendencon. IBM Q System One estas nuntempe nur havebla kiel nuba komputika servo por elekti klientojn. Pasos iom da tempo antaŭ ol homoj povas aĉeti ion tian kaj ekfunkciigi ĝin por siaj propraj celoj.
Efektive, fakuloj diras, ke kvantumkomputiloj montras grandan promeson, sed ili estas malproksimaj de amasproduktado. Ili estas ekstreme delikataj kaj postulas specialajn kondiĉojn por labori. Krome, kvantumkomputiloj hodiaŭ ne estas tiel fidindaj aŭ tiel potencaj kiel la komputiloj kiujn ni jam havas.
"Ni kredas, ke post proksimume dek jaroj, kvantuma komputilo ŝanĝos vian vivon aŭ mian," Jim Clark, direktoro de kvantuma aparataro ĉe Intel, diris al Business Insider. — Fakte, ni nun estas nur en la unua mejlo de la maratono. Tio ne signifas, ke ni ne zorgas pri ĝi."
Kio estas kvantuma komputilo?
Bill Gates iam diris, ke la matematiko malantaŭ kvantuma estis preter lia kompreno, sed ne ĉiuj konsentis.
"Estas iom miskompreno, ke kvantuma fiziko estas fiziko kaj ĝi estas tro komplika," diris al Business Insider Chris Monroe, CEO kaj kunfondinto de IonQ. "Kio faras ĝin nekomprenebla por multaj homoj estas ke ĝi estas nekomprenebla, sed ĝi estas tiel nekomprenebla por mi kiel por vi." Se io povas esti en supermeto, tio signifas, ke ĝi povas esti en du statoj samtempe. Ĝi estas strange ĉar ni ne spertas tion en la reala mondo."
La komputiloj, kiujn ni uzis, montras datumojn kiel ĉenon de 1s aŭ 0s nomata binara kodo. Tamen, kvantuma komputilo povas reprezenti datumojn kiel 1, 0, aŭ, plej grave, ambaŭ nombrojn samtempe.
Kiam sistemo povas esti en pli ol unu stato samtempe, ĝi estas nomita "supermeto", unu el la ŝajne magiaj trajtoj de kvantuma komputado. La alia ŝlosila principo ĉi tie estas "enplektiĝo", kiu estas kvantuma posedaĵo kiu permesas al du partikloj moviĝi en perfekta sinkronigo, negrave kiom malproksime ili estas fizike apartigitaj.
Kiel klarigas en Scientific American, ĉi tiuj du kvalitoj kombinas por krei komputilon kiu povas prilabori multe pli da datumoj samtempe ol iu ajn sistemo sur la merkato hodiaŭ.
La potenco de kvantuma komputilo estas mezurita en kvbitoj, la baza mezurunuo en kvantuma komputilo. Same kiel modernaj komputiloj havas 32-bitajn aŭ 64-bitajn procesorojn (kvanto de kiom da datumoj ili povas prilabori samtempe), kvantuma komputilo kun pli da kvbitoj havas signife pli da pretigpovo.
Ene de kvantuma komputilo. Foto: IBM
La ĉielo estas la limo
Ĉio ĉi signifas, ke kvantuma komputilo povas solvi problemojn, kiuj antaŭe estis limigitaj per komputa potenco.
Ekzemple, kvantuma komputilo povus krude solvi la faman vojaĝadvendistoproblemon, kompleksan komputilan problemon kiu postulas trovi la plej mallongan itineron inter pluraj urboj antaŭ reveni hejmen. Ĝi sonas simple, sed se vi rigardas ĝin matematike, trovi la ununuran optimuman vojon fariĝas pli malfacila dum vi aldonas pli da urboj al ĝia itinero.
Same, kvantuma komputilo povus vadi tra la plej malfacilaj, plej tempopostulaj problemoj, kribri tra masivaj kvantoj da financaj, farmaciaj aŭ klimataj datumoj por trovi optimumajn solvojn. Efektive, kvantuma ekentrepreno D-Wave jam kunlaboras kun Volkswagen por analizi veturajn ŝablonojn kaj trarigardi amasajn kvantojn da bruo por atingi la fundon de la aferoj.
Ĝia utileco en la kampo de kriptografio estas diskutita. Kvantuma komputilo kapablas regi ĉifradan metodon diferencan de antaŭe konata ĉifro, kio permesas al ĝi facile deĉifri eĉ ŝtatajn sekretojn. Estas granda intereso de tutmondaj registaroj pri ĉi tiu utila funkcio, dum aktivuloj timas, ke la apero de kvantuma komputado povus detrui privatecon.
Fizika problemo
"Ĉar kvantuma komputado ankoraŭ estas en siaj fruaj stadioj, ekzistas multe da informoj, kiuj restas nepruvitaj," diris Matthew Briss, vicprezidanto de R&D ĉe Gartner. "Sed aĉetantoj jam serĉas aplikojn por determini la konkurencivajn avantaĝojn de kvantuma komputado por sia komerco," li diras.
Malgraŭ la tuta furoraĵo, spertuloj opinias, ke kvantumkomputiloj estas same malproksimaj de gvidi la vojon kiel komputiloj estis en la 1950-aj jaroj. Kompreneble, ili akiras impeton, sed malrapide.
"Kvantuma komputado povas esti komparita kun malrapida trajno," Brian Hopkins, vicprezidanto kaj ĉefa analizisto ĉe Forrester, diris al Business Insider. "Se li moviĝas unu colo je sekundo, tiam post monato li jam pasos du colojn je sekundo." Sufiĉe baldaŭ li ekmoviĝos pli rapide."
La granda problemo nun estas, ke kvantuma komputilo ne povas fari ion ajn, kion klasika komputilo ne povus fari. La industrio antaŭĝojas al momento nomata kvantuma supereco, kiam kvantumkomputiloj iros preter nunaj limigoj.
"Kiam klientoj venas al ni, la ĉefa afero, kiun ili diras al ni, estas, ke ili ne zorgas pri kia modelo ĝi estas kondiĉe ke ĝi estas utila por ilia komerco," diras analizisto Briss. — Ne ekzistas modelo, kiu povus superi klasikajn algoritmojn. Ni vere devas atendi ĝis la kvantuma komputila aparataro komencos pliboniĝi."
Katie Pooley, kunulo de IBM Research, ekzamenas la kriostaton, kiu helpas kvantumkomputilojn konservi iliajn temperaturojn malaltaj. Foto: Andy Aaron, IBM
La granda problemo restas la manko de komputika potenco. Oni supozas, ke kvantuma supereco postulos komputilon kun potenco de 50 kvbitoj. Kvankam ĉi tiu mejloŝtono estis atingita en la laboratorio, ĝi ne estas konstanta kaj ne povas esti daŭrigita. Efektive, kbitoj povas esti kaj submetataj al eraroj kaj malstabilaj, kio kondukas al problemoj kun sia generacio kaj reduktas sian potencialon.
Alia grava faktoro estas pli da materialo. Kvantumkomputiloj devas esti tute izolitaj de sia medio por funkcii kaj postulas tre malaltajn temperaturojn. Eĉ la plej malgrandaj vibroj povas kaŭzi kvitojn kolapsi, ĵetante ilin el supermeto, same kiel infano frapanta sur tablo igas turniĝantajn monerojn fali sur la tablon.
Antaŭaj kvantumkomputiloj, kiel la IBM Q System One, estas tiel volumenaj, ke la necesaj izolaj kaj malvarmigaj kondiĉoj fariĝas vera defio. Pligravigi ĉi tiun problemon estas manko de necesaj komponantoj: superkonduktaj kabloj kaj malalt-temperaturaj fridujoj. Ili estas en severa manko.
Finfine, tio signifas, ke kvankam scio pliboniĝas kaj teknologio progresas, kvantuma komputado ankoraŭ ne estas praktike realigebla.
"Unu el la defioj en mia laborgrupo estas manipuli materialojn, silicion, metalojn, por ke ni povu krei tre homogenan medion," diris Clark de Intel. - Ĉi tio estas esence la plej bona duonkondukta teknologio. La teknologioj, kiujn ni bezonas por krei kvantuman komputadon je skalo, ankoraŭ ne ekzistas."
Alia problemo estas, ke kvantumkomputiloj havas la nekontesteblan potencialon disponigi neantaŭviditan komputikan potencon. Tamen, ne estas multaj homoj en ĉi tiu mondo, kiuj efektive havas sperton pri programado aŭ funkciigado de ĉi tiuj sistemoj, kaj eblaj aĉetantoj estas fascinitaj provante eltrovi kiel efektive uzi ĝin.
La Granda Kvantuma Vetkuro
Analizistoj diras, ke IBM nuntempe gvidas la kvantuman komputilan vetkuron danke al la limigita komerca havebleco de la IBM Q System One. Ĉar ĝi estas alirita tra la nubo, IBM povas konservi ĉi tiujn specialajn kondiĉojn por konservi ĉi tiun kvantuman komputilon funkcianta dum daŭre permesante al elektitaj klientoj uzi ĝin.
"Mi pensas, ke [la kvantuma komputilo de IBM] balanciĝas," diris analizisto Briss. "Mi pensas, ke la kvantuma komputado kiel servomodelo estas la ĝusta modelo." Metante ĝin en ujon kaj traktante ĝin specife, ili vere provas plibonigi la kvaliton de ĝi."
Sarah Sheldon kaj Pat Gumann de IBM laboras pri dissolva fridujo kiu malvarmigas kvantumkomputilojn. Foto: IBM
Samtempe, analizistoj rimarkas, ke iu ajn el la ludantoj en ĉi tiu merkato povas havi sukceson en ajna momento, kiu permesos al ĝi antaŭeniri, kaj ke ĉi tio ankoraŭ estas necesa rivaleco.
Malsamaj IT-gigantoj traktas ĉi tiun problemon malsame. Intel, IBM, Google kaj kvantuma komputika noventrepreno Rigetti konstruas sistemojn bazitajn sur superkonduktaj cirkvitoj, funkciigitaj per pintnivelaj superkomputiloj.
prenas tute alian kaj eble pli riskan aliron provante krei pli bonan qubit. La topologia qubit kiun Microsoft provas krei fragmentojn de elektronoj por stoki informojn en pluraj lokoj samtempe, farante ĝin pli stabila kaj malpli inklina al detruo. Ĝi estas malpli fortika ol tio, kion ĝiaj konkurantoj provas konstrui, sed la rezulto estus grava paŝo antaŭen por la tuta kampo de kvantuma komputado, diris analizisto Hopkins.
"Ili vetludas kaj multaj homoj pensas, ke ili neniam sukcesos," diris Hopkins.
Sur la pli aventurema flanko, noventreprenoj kiel IonQ kaj D-Wave vetas pri avangardaj teknologioj kiel jonkaptado kaj kvantuma annealing. Simple dirite, ili provas en malsamaj manieroj atingi pli grandan rendimenton kaj stabilecon de ĉiu kbito, uzante tute novajn metodojn.
"Ĉi tio permesas al ni konstrui kvantuman komputilon, kiu solvas kompleksajn problemojn kaj senĉese progresas en tio," diris al Business Insider Mark Johnson, vicprezidanto de procesoro kaj kvantuma produkta dezajno kaj disvolviĝo ĉe D-Wave.
IBM-kvantumsciencisto promenas tra la IBM Q Komputila Centro ĉe la Thomas J. Watson Research Center en Yorktown Heights, New York. Foto: Connie Zhou por IBM
Kvantumaj Startoj
La kresko de kvantuma komputado estigis ondon de investanta intereso en rilataj noventreprenoj. Robert Sutor de IBM taksas, ke ekzistas ĉirkaŭ 100 kvantuma programaro, aparataro kaj eĉ konsultentreprenoj tra la mondo. Ĉi tio estas malgranda kompare kun la grandega startmerkato, sed multe pli granda ol antaŭe.
"Mi estis en ĉi tiu spaco delonge de la komenco," diris Monroe de IonQ. — Longe ĝi estis en sia infanaĝo, ĝis antaŭ 5-8 jaroj ĝi altiris atenton kaj altiris grandegajn investojn. Evidentiĝis, ke la tempo venis.”
Chris Monroe, ĉefoficisto kaj kunfondinto de kvantuma komputika noventrepreno IonQ. Foto: IonQ
Iuj, kiel Rigetti, pretas iri piedfingron kun teknikaj titanoj kun siaj propraj kvantumaj blatoj kaj sofistikaj kvantumkomputikaj sistemoj.
"Ĝi estas la kerno de nia komerco," Betsy Masiello, vicprezidanto de produkto ĉe Rigetti, diris al Business Insider. — Estas multaj kompanioj en la kvantuma spaco, kiuj laboras pri programaro en la kampo de kvantuma komputado. Ni produktas mikroĉipojn kaj konstruas komputilajn sistemojn."
Matthew Kinsella, administra direktoro de Maverick Ventures, diras, ke li estas alcista pri la kvantuma komputiko. Lia firmao iris ĝis nun por investi en ColdQuanta, firmao kiu produktas ekipaĵojn uzitajn en kvantumsistemoj. Li atendas, ke kvantumkomputiloj superas la hodiaŭajn sistemojn ene de kvin ĝis XNUMX jaroj. Maverick Ventures vetas longtempe.
“Mi vere kredas je kvantuma komputiko, kvankam ĝi povas daŭri pli longe ol atendite antaŭ ol kvantuma komputilo iĝas pli bona ol tradicia komputilo por solvi ĉiutagajn problemojn. Ni verŝajne vidos la avantaĝojn de kvantumkomputiloj en solvado de malgrand-skalaj problemoj en la venontaj kelkaj jaroj, "diris Kinsella.
La 2000Q Systems-laboratorioj de D-Wave. Foto: D-Wave
Kinsella, kiel la analizistoj kun kiuj ni parolis, atendas tiel nomatan "kvantuma vintro". Eble estas ekzaltiĝo ĉirkaŭ kvantumkomputiloj, sed homoj akiras sian esperon, avertas fakuloj. La maŝinoj ankoraŭ ne estas perfektaj, kaj daŭros jaroj antaŭ ol investantoj vidos rezultojn.
En perspektivo
Eĉ preter kvantuma supereco, spertuloj certigas al ni, ke ankoraŭ estas loko por tradiciaj komputiloj kaj superkomputiloj. Ĝis tiam, ankoraŭ estas problemoj pri kosto, grandeco, fidindeco kaj prilaborado por ellabori antaŭ ol ni povas diskuti ĝin.
"Ni devas spiri," diris analizisto Briss. "Estas multaj ekscitaj aferoj en ĉi tiu areo, kiuj okupas tempon." Ĝi estas konglomeraĵo de fiziko, komputiko kaj, sincere, scienca analizo. Ni ne devus studi ĉi tion se ni scius ĉiujn respondojn, sed estas multe da esplorlaboro antaŭen."
Rigetti kvantuma komputilo. Foto: Rigetti
Tamen, por multaj estas klare, ke tio estas la estonteco. Same kiel la fabrikantoj de la unua komputila komputila ne konsciis, ke tio finfine kondukos al pli da palm-grandaj inteligentaj telefonoj. Kvantuma komputilo povus esti la unua paŝo sur tute nova vojo.
Malmultaj, kiel Microsoft VP de Korporacia Administrado Todd Holmdahl, estas sufiĉe optimismaj por diri, ke ĝi povus esti pli signifa ol artefarita inteligenteco kaj maŝinlernado hodiaŭ. Li kutimis diri al siaj infanoj, ke ili faru tion, pri kio ili pasiigas kaj ke ili ĉiam povus akiri laboron en artefarita inteligenteco. Nun li diros la samon pri kvantuma komputado.
“Ĉi tio estas areo kiu disvolviĝos. Ni bezonas homojn por plenigi ĝin kaj malhelpi ĝin forvelki, "diris Holmdahl. "Ĝi ludas gravan rolon en nia generacio, donante al ni la ŝancon krei mirindajn aferojn en la estonteco."
fonto: www.habr.com