Quantephysik kann alles änneren, an IBM kämpft géint Microsoft, Intel a Google fir et ze beherrschen

Jim Clark, Direkter vu Quantephysik Hardware bei Intel, mat engem vun de Quanteprozessoren vun der Firma. Foto; Intel

• Quantecomputer sinn eng extrem spannend Technologie déi d'Versprieche hält fir mächteg Rechenfäegkeeten ze kreéieren fir virdrun intractable Probleemer ze léisen.
• D'Experten soen datt IBM de Wee am Quantecomputer gefouert huet, dofir sinn Google, Intel, Microsoft an eng ganz Partie Startups ënner hirem Afloss.
• Investisseuren ginn u Quantecomputer Startups ugezunn, dorënner IonQ, ColdQuanta, D-Wave Systems a Rigetti, déi de Maart stéieren kënnen.
• Wéi och ëmmer, et gëtt e Fang: modern Quantecomputer sinn allgemeng net sou mächteg oder sou zouverlässeg wéi déi haut Supercomputer, a si erfuerderen och speziell Konditioune fir opzemaachen an ze booten.

Am Januar huet IBM Wellen gemaach wéi se den IBM Q System One ugekënnegt huet, den éischte Quantecomputer vun der Welt fir Geschäfter verfügbar. D'Apparat war an engem glat Glas Fall mat engem Volume vun 9 Kubikzentimeter Féiss ënnerbruecht.

Dëst ass e wichtege Meilesteen fir Quantecomputer, déi nach ëmmer a Fuerschungslaboratoiren lokaliséiert sinn. Laut IBM, Keefer sichen scho fir hir Hänn op d'Technologie ze kréien, déi Verspriechen a ville Beräicher weist: Chimie, Materialwëssenschaft, Liewensmëttelproduktioun, Loftfaart, Drogenentwécklung, Börseprognosen a souguer Klimawandel.

IBM Q System One. Foto: IBM

De Grond fir d'Opreegung ass datt e Quantecomputer anscheinend magesch Eegeschaften huet, déi et erlaben exponentiell méi Informatioun ze veraarbecht wéi e konventionelle System. E Quantecomputer ass net nëmmen e ganz schnelle Computer, et ass e komplett anert Informatikparadigma dat radikal Neidenken erfuerdert.

De Gewënner an der Technologie Course wäert d'Firma sinn, déi vun de Méiglechkeete vun dëser Technologie profitéiert. IBM, Microsoft, Google an aner Tech Risen, souwéi Startups, wetten op dës Technologie.

Business Insider gefrot IBM Q Strategie an Ecosystem Vize President Bob Sutor iwwer wéi dës Systemer zougänglech fir Leit ze maachen: Wéi wäert d'Leit Zougang hinnen? Wéi kënne vill Leit léieren Quantecomputer ze benotzen fir hir Aufgaben auszeféieren?

Et gëtt wéineg Chance Quantecomputer am Büro zu all Moment geschwënn ze gesinn. Experten, mat deenen mir geschwat hunn, gleewen datt trotz der Verfügung fir IBM, et wäert nach fënnef bis zéng Joer daueren ier de Quantecomputer wierklech den Mainstream trefft. IBM Q System One ass de Moment nëmmen als Cloud Computing Service fir ausgewielte Clienten verfügbar. Et wäert e puer Zäit daueren ier d'Leit sou eppes kënne kafen an et fir hir eegen Zwecker funktionnéieren.

Tatsächlech soen Experten datt Quantecomputer grouss Verspriechen weisen, awer si si wäit vun der Masseproduktioun. Si sinn extrem fragil a verlaangen speziell Konditiounen fir ze schaffen. Ausserdeem sinn Quantecomputer haut net sou zouverlässeg oder sou mächteg wéi déi Computeren déi mir scho hunn.

"Mir gleewen datt an ongeféier zéng Joer e Quantecomputer Äert Liewen oder mäin ännert", sot den Jim Clark, Direkter vu Quante Hardware bei Intel, Business Insider. - Tatsächlech si mir elo nëmmen an der éischter Meile vum Marathon. Dat heescht net datt mir eis net besuergt sinn."

Wat ass e Quantecomputer?

De Bill Gates huet eemol gesot datt d'Mathematik hannert dem Quanten iwwer säi Verständnis wier, awer net jidderee war eens.

"Et ass e bësse Mëssverständnis datt d'Quantephysik Physik ass an et ass ze komplizéiert", seet de Chris Monroe, CEO a Matgrënner vun IonQ, Business Insider. "Wat et fir vill Leit onverständlech mécht ass datt et onverständlech ass, awer et ass fir mech sou onverständlech wéi et fir Iech ass." Wann eppes an enger Superpositioun ka sinn, heescht et datt et an zwee Staate gläichzäiteg ka sinn. Et ass komesch well mir dat net an der realer Welt erliewen.

D'Computeren, déi mir benotzt hunn, weisen Daten als String vun 1s oder 0s genannt Binärcode. Wéi och ëmmer, e Quantecomputer kann Daten als 1, 0, oder, am wichtegsten, béid Zuelen zur selwechter Zäit representéieren.

Wann e System gläichzäiteg a méi wéi engem Zoustand ka sinn, gëtt et "Superposition" genannt, eng vun de scheinbar mageschen Eegeschafte vu Quantecomputer. Deen anere Schlësselprinzip hei ass "Entanglement", wat eng Quanteeigenschaft ass, déi et erlaabt zwee Partikelen a perfekt Synchroniséierung ze beweegen, egal wéi wäit se physesch getrennt sinn.

Wéi erkläert en Artikel an Scientific American kombinéieren dës zwou Qualitéiten fir e Computer ze kreéieren deen vill méi Daten gläichzäiteg veraarbecht wéi all System um Maart haut.

D'Kraaft vun engem Quantecomputer gëtt a Qubits gemooss, d'Basis Moosseenheet an engem Quantecomputer. Just wéi modern Computeren 32-Bit oder 64-Bit Prozessoren hunn (eng Mooss fir wéi vill Daten se gläichzäiteg kënne veraarbechten), huet e Quantecomputer mat méi Qubits däitlech méi Veraarbechtungskraaft.

An engem Quantecomputer. Foto: IBM

Den Himmel ass d'Limite

All dëst bedeit datt e Quantecomputer Problemer léise kann, déi virdru limitéiert waren duerch Rechenkraaft.

Zum Beispill, e Quantecomputer kéint de berühmte Reesender-Problem riicht léisen, e komplexe Rechenproblem, deen erfuerdert déi kürzest Streck tëscht verschidde Stied ze fannen ier Dir heem kënnt. Et kléngt einfach, awer wann Dir et mathematesch kuckt, den eenzegen optimale Wee ze fannen gëtt méi schwéier wéi Dir méi Stied op seng Streck bäidréit.

Och e Quantecomputer kéint duerch déi schwieregst, zäitopwännegst Probleemer widderstoen, duerch massiv Quantitéiten u finanziellen, pharmazeuteschen oder Klimadaten ze siften fir optimal Léisungen ze fannen. Tatsächlech schafft de Quantestartup D-Wave scho mat Volkswagen zesummen fir Fueremuster ze analyséieren a massiv Quantitéite vu Kaméidi duerchzeféieren fir op de Buedem ze kommen.

Seng Nëtzlechkeet am Beräich vun der Kryptographie gëtt diskutéiert. E Quantecomputer ass fäeg eng Verschlësselungsmethod ze beherrschen déi anescht ass wéi e virdru bekannte Chiffer, wat et erlaabt och Staatsgeheimnisser einfach z'entschlësselen. Et gëtt e groussen Interessi vu weltwäite Regierunge fir dës nëtzlech Feature, wärend Aktivisten fäerten datt d'Entstoe vu Quantecomputer d'Privatsphär zerstéiere kéint.

Physik Problem

"Well Quantecomputer nach a senge fréie Stadien ass, gëtt et vill Informatioun déi onbewisen bleift", sot de Matthew Briss, Vizepresident vu R&D bei Gartner. "Awer Keefer sichen scho no Uwendungen fir d'kompetitiv Virdeeler vum Quantecomputer fir hire Geschäft ze bestëmmen", seet hien.
Trotz allen Hype gleewen d'Experten datt Quantecomputer esou wäit vum Wee sinn wéi PCs an den 1950er Joren. Natierlech ginn se ëmmer méi séier, awer lues a lues.
"Quantecomputer kann mat engem lues bewegenden Zuch verglach ginn", sot de Brian Hopkins, Vizepresident a Haaptanalytiker bei Forrester, dem Business Insider. "Wann hien eng Zoll pro Sekonn bewegt, da wäert hien an engem Mount schonn zwee Zoll pro Sekonn passéieren." Zimlech séier fänkt hie méi séier un."

De grousse Problem ass elo datt e Quantecomputer näischt maache kann wat e klassesche Computer net konnt maachen. D'Industrie freet sech op e Moment mam Numm Quante-Iwwerhand, wann Quantecomputer iwwer déi aktuell Aschränkungen erausgoen.

"Wann d'Clientë bei eis kommen, ass d'Haapt Saach, déi se eis soen, datt et hinnen egal ass wéi ee Modell et ass soulaang et nëtzlech ass fir hire Geschäft", seet den Analyst Briss. - Et gëtt kee Modell dee klassesch Algorithmen iwwerpréift. Mir musse wierklech waarden bis d'Quantecomputer Hardware ufänkt ze verbesseren.

IBM Research Matbierger Katie Pooley ënnersicht de Kryostat deen hëlleft Quantecomputer hir Temperaturen niddereg ze halen. Foto: Andy Aaron, IBM

De grousse Problem bleift de Mangel u Rechenkraaft. Et gëtt ugeholl datt d'Quante-Iwwerhand e Computer mat enger Kraaft vu 50 Qubits erfuerdert. Och wann dëse Meilesteen am Laboratoire erreecht gouf, ass et net permanent a kann net erhale ginn. Tatsächlech kënne Qubits souwuel ënner Feeler an onbestänneg sinn, wat zu Probleemer mat hirer Generatioun féiert an hiert Potenzial reduzéiert.

En anere wichtege Faktor ass méi Material. Quantecomputer musse komplett vun hirer Ëmwelt isoléiert sinn fir ze funktionéieren a ganz niddreg Temperaturen erfuerderen. Och déi klengst Schwéngungen kënnen d'Qubits verursaachen, se aus der Superpositioun erauszekréien, sou wéi e Kand, deen op en Dësch klappt, dréit Mënzen op den Dësch ze falen.

Virdrun Quantecomputer, wéi den IBM Q System One, si sou voluminös datt déi néideg Isolatioun a Killkonditiounen eng richteg Erausfuerderung ginn. Verschäerft dëse Problem ass e Mangel un néideg Komponenten: Superleitung Kabelen an niddreg Temperatur Frigoen. Si sinn a schwéiere Mangel.

Schlussendlech heescht dat datt obwuel d'Wëssen sech verbessert an d'Technologie sech fortgeschratt ass, ass Quantecomputer nach ëmmer net praktesch machbar.

"Ee vun den Erausfuerderungen a menger Aarbechtsgrupp ass d'Manipulatioun vu Materialien, Silizium, Metaller, sou datt mir e ganz homogent Ëmfeld kreéiere kënnen", sot den Intel Clark. - Dëst ass am Fong déi bescht Hallefleittechnologie. D'Technologien déi mir brauchen fir Quantecomputer op Skala ze kreéieren existéieren nach net.
En anere Problem ass datt Quantecomputer dat onbestreideg Potenzial hunn fir onerwaart Rechenkraaft ze bidden. Wéi och ëmmer, et ginn net vill Leit op dëser Welt déi tatsächlech Erfarung hunn ze programméieren oder dës Systemer ze bedreiwen, a potenziell Keefer si faszinéiert fir erauszefannen wéi se se benotzen.

Déi Grouss Quante Race

Analysten soen datt IBM de Moment d'Quanterechenrennen féiert duerch déi limitéiert kommerziell Disponibilitéit vum IBM Q System One. Well et iwwer d'Wollek zougänglech ass, kann IBM dës speziell Konditioune behalen fir dëse Quantecomputer ze funktionnéieren, während se nach ëmmer gewielte Clienten erlaabt et ze benotzen.

"Ech mengen, datt [IBM's Quantecomputer] rockt", sot den Analyst Briss. "Ech mengen de Quantecomputer als Servicemodell ass dee richtege Modell." Andeems se et an e Container setzen a se speziell behandelen, probéieren se wierklech d'Qualitéit dovun ze verbesseren.

Dem IBM seng Sarah Sheldon an de Pat Gumann schaffen un engem Opléisungsfrigo deen Quantecomputer ofkillt. Foto: IBM

Zur selwechter Zäit bemierken d'Analysten datt jidderee vun de Spiller op dësem Maart zu all Moment en Duerchbroch kann hunn, deen et erlaabt et virzekommen, an datt dëst nach ëmmer eng noutwendeg Rivalitéit ass.

Verschidde IT Risen Approche dëse Problem anescht. Intel, IBM, Google a Quantecomputer Startup Rigetti bauen Systemer op Basis vu superleitende Kreesleef, ugedriwwe vun modernste Supercomputer.

Microsoft hëlt eng komplett aner a vläicht méi riskant Approche fir ze probéieren e bessere Qubit ze kreéieren. Den topologesche Qubit deen Microsoft probéiert Fragmenter Elektronen ze kreéieren fir Informatioun op verschidde Plazen gläichzäiteg ze späicheren, wat et méi stabil mécht a manner ufälleg fir Zerstéierung. Et ass manner robust wéi dat wat seng Konkurrenten probéieren ze bauen, awer d'Resultat wier e grousse Schrëtt no vir fir dat ganzt Gebitt vu Quantecomputer, sot den Analyst Hopkins.

"Si sinn op engem Gamble a vill Leit mengen datt se ni Erfolleg wäerten," sot Hopkins.

Op der méi abenteuerlecher Säit wetten Startups wéi IonQ an D-Wave op opzedeelen Technologien wéi Iontrapping a Quantenannealing. Einfach gesot, si probéieren op verschidde Manéiere méi grouss Leeschtung a Stabilitéit vun all Qubit z'erreechen, mat komplett neie Methoden.

"Dëst erlaabt eis e Quantecomputer ze bauen, dee komplexe Probleemer léist a kontinuéierlech weidergeet", sot de Mark Johnson, Vizepresident vum Prozessor a Quanteprodukt Design an Entwécklung bei D-Wave, dem Business Insider.

En IBM Quantewëssenschaftler trëppelt duerch den IBM Q Computing Center am Thomas J. Watson Research Center zu Yorktown Heights, New York. Foto: Connie Zhou fir IBM

Quantephysik Startups

De Stroum am Quantecomputer huet eng Welle vun Investisseureninteresse a verbonne Startups ausgeléist. Dem IBM säi Robert Sutor schätzt datt et ongeféier 100 Quantesoftware, Hardware a souguer Berodungsstartups weltwäit sinn. Dëst ass kleng am Verglach zum grousse Startupmaart, awer vill méi grouss wéi virdrun.

"Ech sinn an dësem Raum eng laang Zäit, vun Ufank un", sot de Monroe vum IonQ. - Laang war et a senger Kandheet, bis viru 5-8 Joer huet et opmierksam gemaach an enorm Investitiounen ugezunn. Et gouf kloer datt d'Zäit komm ass."

Chris Monroe, CEO a Matgrënner vum Quantecomputer Startup IonQ. Foto: IonQ

E puer, wéi Rigetti, si prett fir Zeh-zu-Zee mat Tech Titanen mat hiren eegene Quantechips a sophistikéierte Quantecomputersystemer ze goen.

"Et ass de Kär vun eisem Geschäft," sot de Betsy Masiello, Vizepresident vum Produkt bei Rigetti, dem Business Insider. - Et gi vill Firmen am Quanteraum, déi u Softwareapplikatiounen am Beräich vu Quantecomputer schaffen. Mir produzéieren Mikrochips a bauen Rechensystemer.

De Matthew Kinsella, Verwalte Direkter vu Maverick Ventures, seet datt hien am Quantecomputer Feld bullish ass. Seng Firma ass sou wäit gaang fir an ColdQuanta ze investéieren, eng Firma déi Ausrüstung mécht, déi a Quantesystemer benotzt gëtt. Hien erwaart datt Quantecomputer bannent fënnef bis 10 Joer d'Systemer vun haut besser maachen. Maverick Ventures wetten op laangfristeg.

"Ech gleewen wierklech un de Quantecomputer, obwuel et méi laang dauere kann wéi erwaart ier e Quantecomputer besser gëtt wéi en traditionelle Computer fir alldeeglech Probleemer ze léisen. Mir wäerte méiglecherweis d'Virdeeler vu Quantecomputer gesinn fir kleng Probleemer an den nächste Joeren ze léisen ", sot Kinsella.

D-Wave d'2000Q System Laboratoiren. Foto: D-Wave

Kinsella, wéi d'Analysten mat deenen mir geschwat hunn, erwaart e sougenannte "Quante Wanter". Et kann Hype ronderëm Quantecomputer ginn, awer d'Leit kréien hir Hoffnungen op, warnen Experten. D'Maschinnen sinn nach net perfekt, an et wäert Joer ginn ier Investisseuren Resultater gesinn.

An der Perspektiv

Och iwwer d'Quante-Iwwerhand, versécheren Experten eis datt et nach ëmmer eng Plaz ass fir traditionell Computeren a Supercomputer. Bis dohinner ginn et nach ëmmer Käschten, Gréisst, Zouverlässegkeet an Veraarbechtungskraaftprobleemer fir auszeschaffen ier mir et diskutéiere kënnen.

"Mir mussen en Otem huelen," sot den Analyst Briss. "Et gi vill spannend Saachen an dësem Beräich geschitt, déi Zäit huelen." Et ass e Konglomerat vu Physik, Informatik an, éierlech gesot, wëssenschaftlech Analyse. Mir mussen dat net studéieren wa mir all d'Äntwerte woussten, awer et ass vill Fuerschungsaarbecht vir.

Rigetti Quantecomputer. Foto: Rigetti

Wéi och ëmmer, fir vill ass et kloer datt dëst d'Zukunft ass. Just wéi d'Hiersteller vum éischte Mainframe-Computer net gemierkt hunn datt dëst schlussendlech zu méi palm-Gréisst Smartphones géif féieren. E Quantecomputer kéint den éischte Schrëtt op engem komplett neie Wee sinn.

Puer, wéi Microsoft VP vun Corporate Governance Todd Holmdahl, sinn optimistesch genuch ze soen et kéint méi bedeitend wéi kënschtlech Intelligenz a Maschinn Léieren haut. Hien huet senge Kanner gesot datt si solle maachen wat se passionéierte sinn an datt se ëmmer eng Aarbecht an der kënschtlecher Intelligenz kréien. Elo wäert hien datselwecht soen iwwer Quantecomputer.

"Dëst ass e Gebitt dat sech wäert entwéckelen. Mir brauche Leit fir et ze fëllen an ze halen datt se net verschwannen ", sot Holmdahl. "Et spillt eng wichteg Roll an eiser Generatioun, gëtt eis d'Méiglechkeet erstaunlech Saachen an Zukunft ze schafen."

Source: will.com