Жим Кларк, Intel-ийн квант техник хангамжийн захирал, компанийн квант процессоруудын нэгтэй. Зураг; Intel
- Квантын компьютерууд нь урьд өмнө шийдэгдээгүй асуудлуудыг шийдвэрлэх хүчирхэг тооцоолох чадварыг бий болгох амлалтыг агуулсан маш сэтгэл хөдөлгөм технологи юм.
- Мэргэжилтнүүдийн үзэж байгаагаар IBM квантын тооцоололд тэргүүлсэн тул Google, Intel, Microsoft болон олон стартапууд үүнд нөлөөлсөн байна.
- Хөрөнгө оруулагчид зах зээлийг тасалдуулж болзошгүй IonQ, ColdQuanta, D-Wave Systems, Rigetti зэрэг квант тооцооллын гарааны бизнесүүдэд татагддаг.
- Гэсэн хэдий ч, нэг баримт бий: орчин үеийн квант компьютерууд нь ерөнхийдөө өнөөгийн суперкомпьютер шиг хүчирхэг, найдвартай биш бөгөөд тэдгээрийг эхлүүлэх, ачаалахад онцгой нөхцөл шаарддаг.
9-р сард IBM компани дэлхийн хамгийн анхны квант компьютер болох IBM Q System One-ыг зарласнаар их хэмжээний шуугиан тарьсан. Төхөөрөмжийг XNUMX шоо фут эзэлхүүнтэй гялгар шилэн хайрцагт байрлуулсан.
Энэ нь судалгааны лабораторид байсаар байгаа квант компьютеруудын хувьд чухал үе шат юм. IBM-ийн мэдээлснээр, худалдан авагчид хими, материал судлал, хүнсний үйлдвэрлэл, сансар огторгуй, эмийн үйлдвэрлэл, хөрөнгийн зах зээлийн таамаглал, тэр ч байтугай цаг уурын өөрчлөлт зэрэг олон салбарт ирээдүйтэй байгааг харуулж буй технологид аль хэдийн гар хүрэхийг эрэлхийлж байна.
IBM Q System One. Зураг: IBM
Энэхүү сэтгэл хөдөлж буй шалтгаан нь квант компьютер нь ердийн системээс илүү их мэдээллийг боловсруулах боломжийг олгодог ид шидийн шинж чанартай байдаг. Квантын компьютер бол зүгээр л маш хурдан компьютер биш, илүү нарийвчлалтай хэлэхэд энэ нь эрс дахин бодох шаардлагатай огт өөр тооцооллын парадигм юм.
Технологийн уралдааны ялагч нь энэ технологийн боломжуудыг ашигласан компани байх болно. IBM, Microsoft, Google болон бусад технологийн аваргууд, мөн стартапууд энэ технологид бооцоо тавьж байна.
Business Insider IBM Q стратеги болон экосистемийн дэд ерөнхийлөгч Боб Сутороос эдгээр системийг хүмүүст хэрхэн хүртээмжтэй болгох талаар асуув: Хүмүүс тэдгээрт хэрхэн хандах вэ? Олон хүмүүс даалгавраа биелүүлэхийн тулд квант компьютерийг хэрхэн ашиглаж сурах вэ?
Удахгүй оффис дээр квант компьютер харах боломж бага байна. Бидний ярилцсан мэргэжилтнүүд хэдийгээр IBM-д ашиглах боломжтой хэдий ч квантын тооцоолол жинхэнэ утгаараа дэлгэрч эхлэх хүртэл дахиад XNUMX-XNUMX жил болно гэж үзэж байна. IBM Q System One нь одоогоор зөвхөн хэрэглэгчдийг сонгоход зориулагдсан үүлэн тооцооллын үйлчилгээ юм. Хүмүүс үүнтэй төстэй зүйлийг худалдаж аваад өөрийн хэрэгцээнд зориулж ажиллуулах хүртэл хэсэг хугацаа шаардагдах болно.
Үнэхээр ч шинжээчид квант компьютер маш их ирээдүйг харуулж байгаа ч масс үйлдвэрлэлээс хол байна гэж хэлж байна. Тэд маш эмзэг бөгөөд ажиллахад онцгой нөхцөл шаарддаг. Түүгээр ч барахгүй квант компьютерууд өнөөдөр бидний байгаа компьютер шиг найдвартай, хүчирхэг биш юм.
Intel-ийн квантын техник хангамжийн захирал Жим Кларк Business Insider-д хэлэхдээ "Арав орчим жилийн дараа квант компьютер таны амьдралыг эсвэл миний амьдралыг өөрчилнө гэдэгт бид итгэж байна." - Үнэндээ бид одоо марафоны эхний миль л явж байна. Энэ нь бид үүнд санаа зовохгүй байна гэсэн үг биш."
Квантын компьютер гэж юу вэ?
Билл Гейтс нэг удаа квантын цаад математик нь түүний ойлголтоос давсан гэж хэлсэн боловч бүгд зөвшөөрөөгүй.
IonQ-ийн гүйцэтгэх захирал, үүсгэн байгуулагч Крис Монро “Квантын физик бол физик бөгөөд энэ нь хэтэрхий төвөгтэй гэсэн буруу ойлголт юм” гэж Business Insider сэтгүүлд ярьжээ. "Олон хүнд ойлгомжгүй байгаа зүйл бол энэ нь ойлгомжгүй, гэхдээ энэ нь таны хувьд ойлгомжгүй байдаг." Хэрэв ямар нэгэн зүйл суперпозицияд байж болох юм бол энэ нь нэгэн зэрэг хоёр төлөвт байж болно гэсэн үг юм. Бид үүнийг бодит амьдрал дээр мэдэрдэггүй болохоор хачирхалтай."
Бидний ашигласан компьютерууд өгөгдлийг хоёртын код гэж нэрлэдэг 1 эсвэл 0-ийн мөр хэлбэрээр харуулдаг. Гэсэн хэдий ч квант компьютер нь өгөгдлийг 1, 0, эсвэл хамгийн чухал нь хоёр тоогоор нэгэн зэрэг илэрхийлж чаддаг.
Хэрэв систем нэгэн зэрэг хэд хэдэн төлөвт байх боломжтой бол үүнийг "суперпозиция" гэж нэрлэдэг бөгөөд энэ нь квант тооцооллын ид шидийн шинж чанаруудын нэг юм. Энд байгаа өөр нэг гол зарчим бол хоёр бөөмс бие биенээсээ хэр хол зайтай байсан ч төгс синхрончлолд шилжих боломжийг олгодог квант шинж чанар болох "ороолдох" юм.
Тайлбарласнаар Scientific American-д эдгээр хоёр чанар нийлж өнөөгийн зах зээл дээрх ямар ч системээс хамаагүй илүү өгөгдлийг нэгэн зэрэг боловсруулах чадвартай компьютерийг бүтээдэг.
Квантын компьютерын хүчийг квант компьютерын үндсэн хэмжилтийн нэгж болох кубитээр хэмждэг. Орчин үеийн компьютерууд 32 битийн эсвэл 64 битийн процессортой байдаг шиг (нэг дор хэр их мэдээлэл боловсруулж чадахыг хэмждэг хэмжүүр) илүү олон кубит бүхий квант компьютер илүү их боловсруулах хүчин чадалтай байдаг.
Квантын компьютер дотор. Зураг: IBM
Тэнгэр бол хязгаар юм
Энэ бүхэн нь квант компьютер өмнө нь тооцоолох хүчин чадлаар хязгаарлагдаж байсан асуудлыг шийдэж чадна гэсэн үг юм.
Жишээлбэл, квант компьютер нь гэртээ харихаасаа өмнө олон хот хоорондын хамгийн дөт замыг олохыг шаарддаг нарийн төвөгтэй тооцооллын асуудал болох алдартай аялагч худалдагчийн асуудлыг бүдүүлэг шийдэж чадна. Энэ нь энгийн сонсогдож байгаа ч, хэрэв та үүнийг математикийн үүднээс авч үзвэл, маршрутад илүү олон хот нэмэх тусам ганц оновчтой замыг олоход хэцүү болно.
Үүний нэгэн адил квант компьютер нь хамгийн төвөгтэй, хамгийн их цаг хугацаа шаардсан асуудлуудыг даван туулж, оновчтой шийдлийг олохын тулд асар их хэмжээний санхүү, эм зүй эсвэл цаг уурын өгөгдлийг шүүж чаддаг. Үнэхээр ч D-Wave квантын стартап нь Volkswagen-тай аль хэдийн жолоодлогын хэв маягт дүн шинжилгээ хийж, аливаа зүйлийн ёроолд хүрэхийн тулд асар их хэмжээний дуу чимээг шүүж авахаар хамтран ажиллаж байна.
Криптографийн салбарт түүний ашиг тусыг авч үздэг. Квантын компьютер нь өмнө нь мэдэгдэж байсан шифрээс ялгаатай шифрлэлтийн аргыг эзэмших чадвартай бөгөөд энэ нь улсын нууцыг ч хялбар тайлах боломжийг олгодог. Дэлхийн засгийн газрууд энэхүү ашигтай функцийг ихээхэн сонирхож байгаа бол идэвхтнүүд квант тооцоолол бий болсноор хувийн нууцыг устгаж магадгүй гэж эмээж байна.
Физикийн асуудал
Gartner-ийн R&D хариуцсан дэд ерөнхийлөгч Мэттью Брисс "Квантын тооцоолол нь эхний шатандаа байгаа тул батлагдаагүй маш олон мэдээлэл бий" гэж хэлэв. "Гэхдээ худалдан авагчид өөрсдийн бизнест квант тооцооллын өрсөлдөх давуу талыг тодорхойлох програмуудыг хайж байгаа" гэж тэр хэлэв.
Бүхий л шуугиан тарьсан хэдий ч квант компьютерууд 1950-иад оны үед компьютерууд тэргүүлж чадаагүй гэж мэргэжилтнүүд үзэж байна. Мэдээжийн хэрэг, тэд эрч хүчээ авч байна, гэхдээ аажмаар.
Forrester-ийн дэд ерөнхийлөгч, ерөнхий шинжээч Брайан Хопкинс Business Insider сэтгүүлд “Квантын тооцооллыг удаан хөдөлдөг галт тэрэгтэй зүйрлэж болно. "Хэрэв тэр секундэд нэг инч хөдөлдөг бол сарын дараа тэр секундэд хоёр инчийг давах болно." Тун удахгүй тэр илүү хурдан хөдөлж эхэлнэ."
Одоо хамгийн том асуудал бол сонгодог компьютерийн хийж чадаагүй зүйлийг квант компьютер хийж чадахгүй байгаа явдал юм. Тус салбар квант компьютерууд одоогийн хязгаарлалтаас давж гарах квантын давамгайлал гэж нэрлэгддэг мөчийг тэсэн ядан хүлээж байна.
"Үйлчлүүлэгчид бидэн дээр ирэхэд тэдний хэлдэг гол зүйл бол тэдний бизнест ашигтай л бол ямар загвар байх нь хамаагүй" гэж шинжээч Брисс хэлэв. - Сонгодог алгоритмаас давах загвар байхгүй. Бид үнэхээр квант компьютерийн техник хангамж сайжирч эхлэх хүртэл хүлээх хэрэгтэй байна."
IBM-ийн судалгааны ажилтан Кэти Пүүли квант компьютерт температурыг бага байлгахад тусалдаг криостатыг судалжээ. Зураг: Энди Аарон, IBM
Хамгийн том асуудал бол тооцоолох хүчин чадал дутагдалтай хэвээр байна. Квантын давамгайлалд 50 кубитийн хүчин чадалтай компьютер хэрэгтэй болно гэж таамаглаж байна. Хэдийгээр лабораторид энэ амжилтад хүрсэн ч энэ нь байнгын биш бөгөөд тогтвортой байх боломжгүй юм. Үнэн хэрэгтээ, кубит нь алдаатай, тогтворгүй байж болох бөгөөд энэ нь тэдний үүсэлтэй холбоотой асуудал үүсгэж, боломжуудыг бууруулдаг.
Өөр нэг чухал хүчин зүйл бол илүү их материал юм. Квантын компьютерууд ажиллахын тулд орчноосоо бүрэн тусгаарлагдсан байх ёстой бөгөөд маш бага температур шаарддаг. Хүүхэд ширээ тогшсоноор эргэлдэж буй зоос ширээн дээр унадагтай адил хамгийн бага чичиргээ ч кубитуудыг нурж, хэт байрлалаас нь шидэхэд хүргэдэг.
IBM Q System One зэрэг өмнөх квант компьютерууд нь маш том хэмжээтэй тул шаардлагатай тусгаарлах, хөргөх нөхцөл нь жинхэнэ сорилт болж хувирдаг. Энэ асуудлыг улам хурцатгах нь шаардлагатай бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн дутагдал юм: хэт дамжуулагч кабель, бага температурт хөргөгч. Тэд маш их хомсдолд орсон.
Эцсийн дүндээ энэ нь хэдийгээр мэдлэг сайжирч, технологи хөгжиж байгаа ч квант тооцоолол нь бодитоор хэрэгжих боломжгүй хэвээр байна гэсэн үг.
"Миний ажлын хэсэгт тулгардаг бэрхшээлүүдийн нэг бол материал, цахиур, металлыг зохицуулах явдал бөгөөд ингэснээр бид маш нэгэн төрлийн орчинг бий болгож чадна" гэж Intel-ийн Кларк хэлэв. - Энэ бол үндсэндээ хамгийн сайн хагас дамжуулагч технологи юм. Бидний хэмжээнд квантын тооцоолол бий болгох технологи хараахан байхгүй байна."
Өөр нэг асуудал бол квант компьютерууд урьдчилан тооцоолоогүй тооцоолох хүчин чадлыг хангах үгүйсгэх аргагүй боломж юм. Гэсэн хэдий ч, энэ дэлхий дээр эдгээр системийг програмчлах эсвэл ажиллуулж байсан туршлагатай хүмүүс тийм ч олон байдаггүй бөгөөд боломжит худалдан авагчид үүнийг хэрхэн бодитоор ашиглах талаар олж мэдэхийг хичээдэг.
Агуу квант уралдаан
Шинжээчдийн үзэж байгаагаар IBM Q System One-ийн арилжааны боломж хязгаарлагдмал байгаа тул одоогоор IBM квант тооцооллын уралдааныг тэргүүлж байна. Үүлээр дамжуулан ханддаг тул IBM нь энэхүү квант компьютерийг ажиллуулахын тулд эдгээр тусгай нөхцөлийг хангаж, сонгогдсон хэрэглэгчдэд үүнийг ашиглах боломжийг олгодог.
"Би [IBM-ийн квант компьютер] ганхаж байна гэж бодож байна" гэж шинжээч Брис хэлэв. "Үйлчилгээний загвар болох квант тооцооллыг зөв загвар гэж би бодож байна." Үүнийг саванд хийж, тусгайлан эмчилснээр чанарыг нь сайжруулахыг үнэхээр хичээж байна” гэв.
IBM-ийн Сара Шелдон, Пэт Гуманн нар квант компьютерийг хөргөх уусдаг хөргөгч дээр ажиллаж байна. Зураг: IBM
Үүний зэрэгцээ, шинжээчид энэ зах зээлд тоглогчдын аль нэг нь урагшлах боломжийг олгох ямар ч мөчид нээлт хийх боломжтой бөгөөд энэ нь зайлшгүй шаардлагатай өрсөлдөөн хэвээр байгааг тэмдэглэж байна.
Мэдээллийн технологийн өөр өөр аваргууд энэ асуудалд өөр өөрөөр ханддаг. Intel, IBM, Google болон квант тооцооллын стартап Ригетти нар хамгийн сүүлийн үеийн суперкомпьютерээр ажилладаг хэт дамжуулагч хэлхээнд суурилсан системийг бүтээж байна.
илүү сайн кубит бий болгохын тулд огт өөр, магадгүй илүү эрсдэлтэй арга барилыг ашиглаж байна. Майкрософт нэг дор олон газар мэдээллийг хадгалахын тулд электронуудын фрагментуудыг үүсгэхийг оролдож байгаа топологийн кубит нь илүү тогтвортой, устах эрсдэл багатай болгодог. Энэ нь өрсөлдөгчдийнхөө бүтээх гэж оролдсоноос илүү бат бөх биш боловч үр дүн нь квант тооцооллын бүх салбарт томоохон дэвшил болно гэж шинжээч Хопкинс хэлэв.
"Тэд мөрийтэй тоглоом тоглож байгаа бөгөөд олон хүмүүс хэзээ ч амжилтанд хүрэхгүй гэж боддог" гэж Хопкинс хэлэв.
Илүү адал явдалт талдаа, IonQ, D-Wave зэрэг стартапууд ион барих, квантын задрал зэрэг дэвшилтэт технологид мөрий тавьж байна. Энгийнээр хэлбэл, тэд цоо шинэ аргуудыг ашиглан кубит бүрээс илүү өндөр гүйцэтгэл, тогтвортой байдалд хүрэхийн тулд янз бүрийн аргаар оролдож байна.
D-Wave компанийн процессор, квант бүтээгдэхүүний дизайн, хөгжүүлэлт хариуцсан дэд ерөнхийлөгч Марк Жонсон Business Insider-д "Энэ нь бидэнд нарийн төвөгтэй асуудлуудыг шийдэж, тасралтгүй ахиц дэвшил гаргадаг квант компьютер бүтээх боломжийг бидэнд олгож байна" гэжээ.
IBM-ийн квант судлаач Нью-Йоркийн Йорктаун Хайтс дахь Томас Ж.Уотсоны судалгааны төвийн IBM Q тооцооллын төвөөр явж байна. Зураг: IBM-д зориулсан Конни Жоу
Квантын стартапууд
Квантын тооцоололын өсөлт нь холбогдох гарааны бизнесүүдэд хөрөнгө оруулагчдын сонирхлын давалгааг үүсгэв. IBM-ийн Роберт Суторын тооцоолсноор дэлхий даяар 100 орчим квантын программ хангамж, техник хангамж, тэр ч байтугай зөвлөх стартапууд байдаг. Энэ нь том гарааны зах зээлтэй харьцуулахад жижиг боловч өмнөхөөсөө хамаагүй том юм.
IonQ-ийн Монро хэлэхдээ "Би анхнаасаа энэ орон зайд удаан хугацаагаар байсан." — Удаан хугацаанд анхан шатандаа байгаад 5-8 жилийн өмнө олны анхаарлыг татаж, асар их хөрөнгө оруулалт татдаг байсан. Цаг нь болсон нь тодорхой боллоо” гэж хэлжээ.
Крис Монро, Quantum Computing стартап IonQ-ийн гүйцэтгэх захирал, үүсгэн байгуулагчдын нэг. Зураг: IonQ
Ригетти шиг зарим нь өөрсдийн квант чип, боловсронгуй квантын тооцооллын системтэй технологийн титануудтай хөл нийлүүлэхэд бэлэн байдаг.
Rigetti компанийн бүтээгдэхүүн хариуцсан дэд ерөнхийлөгч Бетси Масиелло Business Insider-д өгсөн ярилцлагадаа "Энэ бол бидний бизнесийн гол цөм" гэж хэлжээ. — Квантын орон зайд квант тооцооллын чиглэлээр программ хангамж дээр ажиллаж байгаа олон компани бий. Бид бичил чип үйлдвэрлэж, тооцоолох систем бүтээдэг."
Maverick Ventures-ийн гүйцэтгэх захирал Мэттью Кинселла квант тооцооллын талбарт өөдрөг байна гэжээ. Түүний компани квант системд ашигладаг тоног төхөөрөмж үйлдвэрлэдэг ColdQuanta компанид хөрөнгө оруулалт хийх хүртэл явсан. Тэрээр квант компьютерууд XNUMX-XNUMX жилийн дотор өнөөгийн системийг давах болно гэж найдаж байна. Maverick Ventures урт хугацаанд бооцоо тавьж байна.
"Би квант тооцоололд үнэхээр итгэдэг, гэхдээ квант компьютер нь ердийн компьютерээс илүү сайн болж, өдөр тутмын асуудлыг шийдвэрлэхэд хүлээгдэж байснаас илүү хугацаа шаардагдах болно. Бид ойрын хэдэн жилд жижиг хэмжээний асуудлыг шийдвэрлэхэд квант компьютерын ашиг тусыг харах болно" гэж Кинселла хэлэв.
D-Wave-ийн 2000Q Системийн лабораториуд. Зураг: D-Wave
Кинселла бидний ярилцсан шинжээчдийн нэгэн адил "квант өвөл" гэж нэрлэгдэхийг хүлээж байна. Квантын компьютерийн талаар шуугиан дэгдээж магадгүй ч хүмүүс итгэл найдвар төрүүлж байна гэж мэргэжилтнүүд анхааруулж байна. Машинууд хараахан төгс болоогүй байгаа бөгөөд хөрөнгө оруулагчид үр дүнг нь харах хүртэл хэдэн жил болно.
Хэтийн төлөвөөр
Мэргэжилтнүүд квантын давамгайлалаас гадна уламжлалт компьютер, суперкомпьютерийг ашиглах газар байсаар байгааг баталж байна. Тэр болтол бид хэлэлцэхээс өмнө зардал, хэмжээ, найдвартай байдал, боловсруулах хүчин чадал зэрэг асуудлууд байсаар байна.
"Бид амьсгалах хэрэгтэй" гэж шинжээч Брис хэлэв. "Энэ бүсэд цаг хугацаа шаардсан сэтгэл хөдөлгөм олон зүйл болж байна." Энэ бол физик, компьютерийн шинжлэх ухаан, ний нуугүй хэлэхэд шинжлэх ухааны шинжилгээний конгломерат юм. Хэрэв бид бүх хариултыг мэддэг байсан бол үүнийг судлах шаардлагагүй байсан, гэхдээ маш их судалгааны ажил хүлээж байна."
Ригетти квант компьютер. Зураг: Ригетти
Гэсэн хэдий ч олон хүмүүсийн хувьд энэ бол ирээдүй гэдэг нь тодорхой юм. Яг л анхны үндсэн компьютерийг бүтээгчид энэ нь эцэстээ далдуу модны хэмжээтэй ухаалаг гар утаснууд гарах болно гэдгийг ойлгоогүйтэй адил. Квантын компьютер нь цоо шинэ замд орох эхний алхам байж болох юм.
Майкрософт корпорацийн засаглалын дэд дарга Тодд Холмдахл шиг цөөхөн хүн энэ нь хиймэл оюун ухаан, машин суралцахаас ч илүү ач холбогдолтой гэж хэлэх хангалттай өөдрөг үзэлтэй байдаг. Тэр хүүхдүүддээ дуртай зүйлээ хийх ёстой, хиймэл оюун ухаанд хэзээ ч ажилд орох боломжтой гэж хэлдэг байсан. Одоо тэр квант тооцооллын талаар ижил зүйлийг хэлэх болно.
“Энэ бол хөгжих газар юм. Үүнийг дүүргэж, хатахгүй байх хүмүүс бидэнд хэрэгтэй байна" гэж Холмдал хэлэв. "Энэ нь бидний үеийнхэнд чухал үүрэг гүйцэтгэж, ирээдүйд гайхалтай зүйлийг бүтээх боломжийг бидэнд олгож байна."
Эх сурвалж: www.habr.com