Jim Clark, diréktur hardware kuantum di Intel, kalawan salah sahiji prosesor kuantum parusahaan. Poto; Intel
- Komputer kuantum mangrupikeun téknologi anu pikaresepeun pisan anu nyepeng janji nyiptakeun kamampuan komputasi anu kuat pikeun ngarengsekeun masalah anu teu tiasa diubaran sateuacana.
- Para ahli nyebutkeun IBM geus mingpin jalan dina komputasi kuantum, naha éta Google, Intel, Microsoft sarta host of startups aya dina pangaruh na.
- Investor katarik ngamimitian komputasi kuantum, kalebet IonQ, ColdQuanta, D-Wave Systems sareng Rigetti, anu tiasa ngaganggu pasar.
- Sanajan kitu, aya nu nyekel: komputer kuantum modern umumna teu kuat atawa sakumaha dipercaya salaku superkomputer kiwari, sarta maranéhanana ogé merlukeun kaayaan husus pikeun ngamimitian jeung boot up.
Dina Januari, IBM nyieun gelombang nalika ngumumkeun IBM Q System One, komputer kuantum munggaran di dunya sadia pikeun bisnis. Alat ieu disimpen dina wadah kaca anu ramping kalayan volume 9 kaki kubik.
Ieu mangrupikeun tonggak penting pikeun komputer kuantum, anu masih aya di laboratorium panalungtikan. Numutkeun IBM, pembeli geus pilari ka meunang leungeun maranéhna dina téhnologi, nu nembongkeun jangji dina rupa-rupa wewengkon: kimia, elmu bahan, manufaktur pangan, aerospace, ngembangkeun ubar, forecasting pasar saham komo perubahan iklim.
IBM Q System Hiji. Poto: IBM
Alesan keur pikagumbiraeun teh nya eta komputer kuantum boga sipat sahingga bisa hirup kalawan gaib nu ngidinan pikeun ngolah informasi éksponénsial leuwih ti sistem konvensional. Komputer kuantum sanés ngan ukur komputer anu gancang pisan; langkung tepatna, éta mangrupikeun paradigma komputasi anu béda-béda anu peryogi pamikiran ulang radikal.
Tien Juara dina lomba téknologi bakal perusahaan anu ngamangpaatkeun kasempetan anu disayogikeun ku téknologi ieu. IBM, Microsoft, Google sareng raksasa téknologi sanés, ogé ngamimitian, tohan dina téknologi ieu.
Business Insider naroskeun ka IBM Q Strategy and Ecosystem Vice President Bob Sutor ngeunaan kumaha carana ngajantenkeun sistem ieu tiasa diaksés ku jalma: Kumaha jalma bakal ngaksés éta? Kumaha seueur jalma tiasa diajar ngagunakeun komputer kuantum pikeun ngalaksanakeun tugasna?
Aya sakedik kasempetan ningali komputer kuantum di kantor iraha waé pas. Para ahli kami nyarioskeun yén sanaos sayogi pikeun IBM, éta bakal aya lima dugi ka sapuluh taun deui sateuacan komputasi kuantum leres-leres pencét mainstream. IBM Q System One ayeuna ngan sadia salaku layanan komputasi awan pikeun milih konsumén. Ieu bakal sababaraha waktu saméméh jalma bisa meuli hal kawas ieu sarta nempatkeun eta dianggo pikeun kaperluan maranéhanana sorangan.
Mémang, para ahli nyebutkeun yén komputer kuantum némbongkeun jangji hébat, tapi aranjeunna tebih ti produksi masal. Éta pisan rapuh sareng peryogi kaayaan khusus pikeun damel. Sumawona, komputer kuantum ayeuna henteu tiasa dipercaya atanapi sakuatna sapertos komputer anu parantos kami gaduh.
"Kami yakin yén kira-kira sapuluh taun, komputer kuantum bakal ngarobih kahirupan anjeun atanapi milik kuring," Jim Clark, diréktur hardware kuantum di Intel, ngawartoskeun Business Insider. - Kanyataanna, urang ayeuna ngan dina mil mimiti Marathon nu. Éta henteu hartosna urang henteu paduli ngeunaan éta."
Naon komputer kuantum?
Bill Gates sakali ngomong yén matematik balik kuantum éta saluareun pamahaman na, tapi teu sadaya jelema sapuk.
"Éta sakedik salah sangka yén fisika kuantum nyaéta fisika sareng éta pajeulit teuing," Chris Monroe, CEO sareng ko-pangadeg IonQ, nyarios ka Business Insider. "Anu ngajadikeun éta teu kaharti ku loba jalma nyaéta yén éta teu kaharti, tapi éta teu kaharti ku kuring jeung anjeun." Lamun hiji hal bisa jadi di superposition a, eta hartina bisa jadi di dua nagara bagian dina waktos anu sareng. Éta anéh sabab urang henteu ngalaman ieu di dunya nyata."
Komputer anu kami dianggo nunjukkeun data salaku senar 1 atanapi 0 anu disebut kode binér. Sanajan kitu, komputer kuantum bisa ngagambarkeun data salaku 1, 0, atawa, paling importantly, duanana angka dina waktos anu sareng.
Nalika sistem tiasa aya dina langkung ti hiji kaayaan dina waktos anu sami, éta disebut "superposisi," salah sahiji sipat anu katingalina gaib tina komputasi kuantum. Prinsip konci séjén di dieu nyaeta "entanglement", nu mangrupakeun sipat kuantum anu ngamungkinkeun dua partikel pikeun gerak dina sinkronisasi sampurna, euweuh urusan sabaraha jauh eta aranjeunna dipisahkeun fisik.
Sakumaha ngajelaskeun dina Scientific American, dua kualitas ieu digabungkeun pikeun nyiptakeun komputer anu tiasa ngolah data langkung seueur sakaligus tibatan sistem naon waé anu aya dina pasaran ayeuna.
Kakuatan komputer kuantum diukur dina qubits, unit dasar ukuran dina komputer kuantum. Sagampil komputer modern boga prosesor 32-bit atawa 64-bit (ukuran sabaraha data maranéhna bisa ngolah sakaligus), komputer kuantum kalawan leuwih qubits boga kakuatan processing nyata leuwih.
Di jero komputer kuantum. Poto: IBM
Langit aya watesna
Sadaya ieu ngandung harti yén komputer kuantum tiasa ngabéréskeun masalah anu saacanna diwatesan ku kakuatan komputasi.
Contona, hiji komputer kuantum bisa crudely ngajawab masalah salesman iinditan kawentar, masalah komputasi kompléks nu merlukeun manggihan jalur shortest antara sababaraha kota saméméh balik ka imah. Ieu hurung basajan, tapi lamun nempo eta matematis, manggihan jalur optimal tunggal jadi leuwih hese mun anjeun tambahkeun leuwih kota kana jalur na.
Kitu ogé, hiji komputer kuantum bisa Wade ngaliwatan trickiest, paling waktos-consuming masalah, sifting ngaliwatan jumlah masif data finansial, farmasi, atawa iklim pikeun manggihan solusi optimal. Mémang, startup kuantum D-Wave parantos kolaborasi sareng Volkswagen pikeun nganalisa pola nyetir sareng nyaring jumlah sora anu ageung pikeun dugi ka dasar.
Mangpaatna dina widang kriptografi dibahas. Komputer kuantum sanggup ngawasaan métode énkripsi anu béda ti cipher anu saacanna dipikanyaho, anu ngamungkinkeun éta gampang nga-decipher bahkan rahasia nagara. Aya minat hébat ti pamaréntah global dina fitur mangpaat ieu, bari aktivis sieun yén mecenghulna komputasi kuantum bisa ngancurkeun privasi.
Masalah fisika
"Kusabab komputasi kuantum masih dina tahap awal, aya seueur inpormasi anu tetep teu kabuktian," saur Matthew Briss, wakil presiden R&D di Gartner. "Tapi pembeli geus pilari aplikasi pikeun nangtukeun kaunggulan kalapa tina komputasi kuantum pikeun bisnis maranéhanana," nyebutkeun anjeunna.
Sanajan sagala hype, para ahli yakin yén komputer kuantum téh sajauh ti ngarah jalan sakumaha PC dina 1950s. Tangtu, aranjeunna gaining moméntum, tapi lalaunan.
"Komputasi kuantum tiasa dibandingkeun sareng karéta anu laun-laun," Brian Hopkins, wakil presiden sareng analis poko di Forrester, ngawartoskeun Business Insider. "Upami anjeunna mindahkeun hiji inci per detik, maka dina sabulan anjeunna bakal ngalangkungan dua inci per detik." Moal lami deui anjeunna bakal ngamimitian gerak gancang".
Masalah anu ageung ayeuna nyaéta yén komputer kuantum henteu tiasa ngalakukeun naon waé anu henteu tiasa dilakukeun ku komputer klasik. Industri ngarepkeun momen anu disebut supremasi kuantum, nalika komputer kuantum bakal ngalangkungan watesan ayeuna.
"Nalika konsumén datang ka kami, hal utama anu aranjeunna nyarioskeun ka kami nyaéta aranjeunna henteu paduli modél naon éta salami éta mangpaat pikeun bisnisna," saur analis Briss. - Teu aya modél anu tiasa ngaunggulan algoritma klasik. Urang leres-leres kedah ngantosan dugi ka hardware komputer kuantum mimiti ningkat.
IBM Research sasama Katie Pooley examines cryostat nu mantuan komputer kuantum ngajaga hawa maranéhanana low. Poto: Andy Aaron, IBM
Masalah badag tetep kurangna daya komputasi. Dianggap yén supremasi kuantum ngabutuhkeun komputer kalayan kakuatan 50 qubits. Sanajan tonggak ieu geus kahontal di laboratorium, éta henteu permanén sarta teu bisa sustained. Mémang, qubit tiasa duanana tunduk kana kasalahan sareng teu stabil, anu nyababkeun masalah sareng generasina sareng ngirangan poténsina.
Faktor penting séjénna nyaéta leuwih bahan. Komputer kuantum kedah diisolasi lengkep tina lingkunganana pikeun fungsina sareng ngabutuhkeun suhu anu rendah pisan. Malah vibrations pangleutikna bisa ngabalukarkeun qubits ambruk, ngalungkeun aranjeunna kaluar tina superposition, sagampil anak knocking on méja ngabalukarkeun spinning koin ragrag kana méja.
Komputer kuantum saméméhna, sapertos IBM Q System One, ageung pisan sahingga kaayaan isolasi sareng pendinginan anu diperyogikeun janten tantangan nyata. Exacerbating masalah ieu kakurangan komponén perlu: kabel superconducting jeung kulkas-suhu low. Aranjeunna dina kakurangan parna.
Pamustunganana, ieu ngandung harti yén sanajan pangaweruh ningkat jeung téhnologi anu maju, komputasi kuantum masih teu praktis meujeuhna.
"Salah sahiji tangtangan dina grup kerja kuring nyaéta ngamanipulasi bahan, silikon, logam, ku kituna urang tiasa nyiptakeun lingkungan anu homogen pisan," saur Intel's Clark. - Ieu dasarna téhnologi semikonduktor pangalusna. Téknologi anu urang peryogikeun pikeun nyiptakeun komputasi kuantum dina skala henteu acan aya.
Masalah sanésna nyaéta yén komputer kuantum gaduh poténsi anu teu tiasa dipungkir pikeun nyayogikeun kakuatan komputasi anu teu kaduga. Sanajan kitu, aya teu loba jalma di dunya ieu anu sabenerna boga pangalaman programming atawa operasi sistem ieu, sarta pembeli poténsial fascinated nyoba angka kaluar kumaha sabenerna ngagunakeun eta.
The Great Quantum Balap
Analis nyebutkeun IBM ayeuna nuju lomba komputasi kuantum berkat kasadiaan komérsial kawates tina IBM Q System Hiji. Kusabab éta diaksés ngaliwatan awan, IBM tiasa ngajaga ieu kaayaan husus pikeun ngajaga komputer kuantum ieu fungsi bari tetep ngamungkinkeun konsumén pilih ngagunakeun eta.
"Kuring pikir [komputer kuantum IBM] goyang," saur analis Briss. "Kuring pikir komputasi kuantum salaku modél jasa mangrupikeun modél anu leres." Ku nempatkeun éta dina wadah sareng ngarawat éta sacara khusus, aranjeunna leres-leres nyobian ningkatkeun kualitasna.
Sarah Sheldon sareng Pat Gumann IBM nuju damel dina kulkas disolusi anu niiskeun komputer kuantum. Poto: IBM
Dina waktos anu sami, analis nyatakeun yén salah sahiji pamaén di pasar ieu tiasa gaduh terobosan iraha waé anu bakal ngajantenkeun éta maju, sareng ieu masih saingan anu diperyogikeun.
Raksasa IT béda ngadeukeutan masalah ieu béda. Intel, IBM, Google sareng startup komputasi kuantum Rigetti ngawangun sistem dumasar kana sirkuit superkonduktor, didamel ku superkomputer canggih.
nyokot pendekatan lengkep beda jeung sugan riskier dina nyobian nyieun qubit hadé. Qubit topologis yén Microsoft nyobian nyiptakeun fragmén éléktron pikeun nyimpen inpormasi dina sababaraha tempat sakaligus, ngajantenkeun langkung stabil sareng kirang rawan karusakan. Ieu kirang mantap ti naon pesaing na nyobian ngawangun, tapi hasilna bakal jadi hambalan utama maju pikeun sakabéh widang komputasi kuantum, ceuk analis Hopkins.
"Aranjeunna nuju maen judi sareng seueur anu nganggap aranjeunna moal pernah suksés," saur Hopkins.
Di sisi anu langkung petualang, ngamimitian sapertos IonQ sareng D-Wave tohan dina téknologi canggih sapertos perangkap ion sareng annealing kuantum. Kantun nempatkeun, aranjeunna nyobian ku cara anu béda pikeun ngahontal prestasi sareng stabilitas anu langkung ageung tina unggal qubit, nganggo metode anu énggal.
"Hal ieu ngamungkinkeun urang ngawangun komputer kuantum anu ngarengsekeun masalah anu rumit sareng terus maju dina ngalakukeunana," Mark Johnson, wakil presiden prosésor sareng desain produk kuantum sareng pamekaran di D-Wave, ngawartoskeun Business Insider.
Hiji élmuwan kuantum IBM walks ngaliwatan IBM Q Computing Center di Thomas J. Watson Research Center di Yorktown Heights, New York. Poto: Connie Zhou pikeun IBM
Startups kuantum
The surge di komputasi kuantum geus sparked gelombang minat investor dina startups patali. Robert Sutor IBM ngira-ngira aya kira-kira 100 parangkat lunak kuantum, parangkat keras sareng bahkan ngamimitian konsultasi di sakumna dunya. Ieu leutik dibandingkeun pasar ngamimitian badag, tapi leuwih badag batan saméméhna.
"Kuring parantos lami di rohangan ieu, ti mimiti," saur Monroe IonQ. - Pikeun lila éta dina infancy na, nepi ka 5-8 sababaraha taun ka pengker eta katarik perhatian sarta narik investasi badag. Janten jelas yén waktosna parantos sumping. ”
Chris Monroe, CEO sareng ko-pangadeg ngamimitian komputasi kuantum IonQ. Poto: IonQ
Sawatara, sapertos Rigetti, parantos siap-siap sareng para titans téknologi kalayan chip kuantum sorangan sareng sistem komputasi kuantum anu canggih.
"Ieu inti bisnis urang," Betsy Masiello, wakil presiden produk di Rigetti, ngawartoskeun Business Insider. - Aya seueur perusahaan dina rohangan kuantum anu damel dina aplikasi parangkat lunak dina widang komputasi kuantum. Kami ngahasilkeun microchips sareng ngawangun sistem komputasi.
Matthew Kinsella, menata diréktur Maverick Ventures, nyebutkeun anjeunna bullish dina widang komputasi kuantum. Pausahaanna parantos dugi ka investasi di ColdQuanta, perusahaan anu ngadamel alat-alat anu dianggo dina sistem kuantum. Anjeunna ngarepkeun komputer kuantum bakal ngaunggulan sistem ayeuna dina lima dugi ka XNUMX taun. Maverick Ventures tohan dina jangka panjang.
"Kuring bener-bener percanten kana komputasi kuantum, sanaos tiasa langkung lami tibatan anu disangka sateuacan komputer kuantum janten langkung saé tibatan komputer tradisional pikeun ngarengsekeun masalah sapopoé. Kami sigana bakal ningali mangpaat komputer kuantum dina ngarengsekeun masalah skala leutik dina sababaraha taun ka hareup, ”saur Kinsella.
Laboratorium 2000Q Systems D-Wave. Poto: D-Wave
Kinsella, sapertos analis anu kami ucapkeun, ngarepkeun anu disebut "usum tiis kuantum." Meureun aya hype sabudeureun komputer kuantum, tapi jalma meunang harepan maranéhanana nepi, para ahli ngingetkeun. Mesinna henteu acan sampurna, sareng bakal mangtaun-taun sateuacan investor ningali hasilna.
Dina sudut pandang
Malah saluareun kaunggulan kuantum, para ahli ngajamin yén masih aya tempat pikeun komputer tradisional sareng superkomputer. Dugi ka waktos éta, masih aya masalah biaya, ukuran, réliabilitas, sareng kakuatan pamrosésan sateuacan urang tiasa ngabahas éta.
"Urang kedah nyandak napas," saur analis Briss. "Aya seueur hal anu pikaresepeun di daérah ieu anu nyéépkeun waktos." Éta mangrupikeun konglomerat fisika, élmu komputer sareng, terus terang, analisa ilmiah. Kami henteu kedah ngulik ieu upami urang terang sadayana jawaban, tapi aya seueur panalungtikan anu bakal datang.
Komputer kuantum Rigetti. Poto: Rigetti
Nanging, pikeun seueur anu jelas yén ieu mangrupikeun masa depan. Sapertos anu ngadamel komputer mainframe anu munggaran henteu sadar yén ieu antukna bakal ngakibatkeun smartphone anu langkung ageung ukuran lontar. Komputer kuantum tiasa janten léngkah munggaran dina jalur anu énggal.
Sababaraha, sapertos Microsoft VP of Corporate Governance Todd Holmdahl, cukup optimis pikeun nyarios yén éta tiasa langkung signifikan tibatan intelijen buatan sareng pembelajaran mesin ayeuna. Anjeunna biasa nyarios ka budakna yén aranjeunna kedah ngalakukeun naon anu aranjeunna gairah sareng yén aranjeunna salawasna tiasa nampi padamelan dina intelijen buatan. Ayeuna anjeunna bakal nyarios sami ngeunaan komputasi kuantum.
“Ieu wewengkon anu baris mekar. Kami peryogi jalma-jalma pikeun ngeusian sareng ngajaga tina layu, ”saur Holmdahl. "Éta maénkeun peran anu penting dina generasi urang, masihan urang kasempetan pikeun nyiptakeun hal-hal anu luar biasa di hareup."
sumber: www.habr.com