Jim Clark, direktor ng quantum hardware sa Intel, kasama ang isa sa mga quantum processor ng kumpanya. Larawan; Intel
- Ang mga Quantum computer ay isang lubhang kapana-panabik na teknolohiya na nagtataglay ng pangako ng paglikha ng makapangyarihang mga kakayahan sa pag-compute upang malutas ang mga dati nang mahirap na problema.
- Sinasabi ng mga eksperto na ang IBM ay nanguna sa quantum computing, kaya naman ang Google, Intel, Microsoft at isang host ng mga startup ay nasa ilalim ng impluwensya nito.
- Naaakit ang mga mamumuhunan sa mga startup ng quantum computing, kabilang ang IonQ, ColdQuanta, D-Wave Systems at Rigetti, na maaaring makagambala sa merkado.
- Gayunpaman, mayroong isang catch: ang mga modernong quantum computer ay karaniwang hindi kasinglakas o kasing-kaasalan ng mga supercomputer ngayon, at nangangailangan din sila ng mga espesyal na kundisyon upang magsimula at mag-boot.
Noong Enero, gumawa ng mga wave ang IBM nang ipahayag nito ang IBM Q System One, ang unang quantum computer sa mundo na magagamit para sa negosyo. Nakalagay ang device sa isang makinis na glass case na may volume na 9 cubic feet.
Ito ay isang mahalagang milestone para sa mga quantum computer, na matatagpuan pa rin sa mga laboratoryo ng pananaliksik. Ayon sa IBM, ang mga mamimili ay naghahanap na upang makuha ang kanilang mga kamay sa teknolohiya, na nagpapakita ng pangako sa iba't ibang mga lugar: kimika, mga materyales sa agham, paggawa ng pagkain, aerospace, pagpapaunlad ng droga, pagtataya ng stock market at maging ang pagbabago ng klima.
IBM Q System One. Larawan: IBM
Ang dahilan para sa kaguluhan ay ang isang quantum computer ay may tila mahiwagang mga katangian na nagbibigay-daan sa ito upang iproseso ang exponentially mas maraming impormasyon kaysa sa isang maginoo na sistema. Ang isang quantum computer ay hindi lamang isang napakabilis na computer; mas tiyak, ito ay isang ganap na naiibang paradigma sa computing na nangangailangan ng radikal na muling pag-iisip.
Ang magwawagi sa karera ng teknolohiya ay ang kumpanyang sasamantalahin ang mga pagkakataong ibinibigay ng teknolohiyang ito. Ang IBM, Microsoft, Google at iba pang tech giants, pati na rin ang mga startup, ay tumataya sa teknolohiyang ito.
Tinanong ng Business Insider ang IBM Q Strategy at Ecosystem Vice President na si Bob Sutor tungkol sa kung paano gagawing naa-access ng mga tao ang mga system na ito: Paano sila maa-access ng mga tao? Paano matututo ang maraming tao na gumamit ng mga quantum computer upang maisagawa ang kanilang mga gawain?
May maliit na pagkakataon na makakita ng mga quantum computer sa opisina anumang oras sa lalong madaling panahon. Naniniwala ang mga eksperto na nakausap namin na sa kabila ng pagiging available sa IBM, aabutin pa ng lima hanggang sampung taon bago talagang mapunta sa mainstream ang quantum computing. Ang IBM Q System One ay kasalukuyang magagamit lamang bilang isang serbisyo ng cloud computing para sa mga piling customer. Matatagalan pa bago makabili ang mga tao ng isang bagay na tulad nito at magamit ito para sa kanilang sariling mga layunin.
Sa katunayan, sinasabi ng mga eksperto na ang mga quantum computer ay nagpapakita ng mahusay na pangako, ngunit malayo sila sa mass production. Ang mga ito ay lubhang marupok at nangangailangan ng mga espesyal na kondisyon upang gumana. Bukod dito, ang mga quantum computer ngayon ay hindi kasing maaasahan o kasing lakas ng mga computer na mayroon na tayo.
"Naniniwala kami na sa humigit-kumulang sampung taon, babaguhin ng isang quantum computer ang iyong buhay o ang buhay ko," sinabi ni Jim Clark, direktor ng quantum hardware sa Intel, sa Business Insider. β Sa katunayan, nasa unang milya pa lamang tayo ng marathon. Hindi ibig sabihin na wala tayong pakialam doon."
Ano ang isang quantum computer?
Minsang sinabi ni Bill Gates na ang matematika sa likod ng quantum ay lampas sa kanyang pang-unawa, ngunit hindi lahat ay sumang-ayon.
"Ito ay isang maliit na maling kuru-kuro na ang quantum physics ay physics at ito ay masyadong kumplikado," Chris Monroe, CEO at co-founder ng IonQ, ay nagsasabi sa Business Insider. "Ang hindi maintindihan ng maraming tao ay hindi ito maintindihan, ngunit ito ay hindi maintindihan sa akin tulad ng sa iyo." Kung ang isang bagay ay maaaring nasa isang superposisyon, nangangahulugan ito na maaari itong nasa dalawang estado sa parehong oras. Nakakapagtaka dahil hindi natin ito nararanasan sa totoong mundo."
Ang mga computer na ginamit namin ay nagpapakita ng data bilang isang string ng 1s o 0s na tinatawag na binary code. Gayunpaman, ang isang quantum computer ay maaaring kumatawan sa data bilang 1, 0, o, pinaka-mahalaga, ang parehong mga numero sa parehong oras.
Kapag ang isang sistema ay maaaring nasa higit sa isang estado sa parehong oras, ito ay tinatawag na "superposisyon," isa sa mga tila mahiwagang katangian ng quantum computing. Ang isa pang pangunahing prinsipyo dito ay ang "entanglement", na isang quantum property na nagbibigay-daan sa dalawang particle na gumalaw sa perpektong pag-sync, gaano man kalayo ang kanilang pisikal na paghihiwalay.
Tulad ng ipinaliwanag sa Scientific American, ang dalawang katangiang ito ay pinagsama upang lumikha ng isang computer na maaaring magproseso ng mas maraming data nang sabay-sabay kaysa sa anumang sistema sa merkado ngayon.
Ang kapangyarihan ng isang quantum computer ay sinusukat sa qubits, ang pangunahing yunit ng pagsukat sa isang quantum computer. Kung paanong ang mga modernong computer ay may 32-bit o 64-bit na mga processor (isang sukatan kung gaano karaming data ang maaari nilang iproseso nang sabay-sabay), ang isang quantum computer na may mas maraming qubit ay may higit na kapangyarihan sa pagproseso.
Sa loob ng isang quantum computer. Larawan: IBM
Ang langit ay ang limitasyon
Ang lahat ng ito ay nangangahulugan na ang isang quantum computer ay maaaring malutas ang mga problema na dati ay limitado sa pamamagitan ng computing power.
Halimbawa, ang isang quantum computer ay maaaring hindi malutas ang sikat na naglalakbay na problema sa salesman, isang kumplikadong problema sa computational na nangangailangan ng paghahanap ng pinakamaikling ruta sa pagitan ng maraming lungsod bago umuwi. Mukhang simple, ngunit kung titingnan mo ito sa matematika, ang paghahanap ng solong pinakamainam na landas ay nagiging mas mahirap habang nagdaragdag ka ng higit pang mga lungsod sa ruta nito.
Gayundin, ang isang quantum computer ay maaaring tumawid sa pinakamahirap, pinaka-nakakaubos ng oras na mga problema, na nagsasala sa napakaraming data sa pananalapi, parmasyutiko, o klima upang makahanap ng pinakamainam na solusyon. Sa katunayan, ang quantum startup na D-Wave ay nakikipagtulungan na sa Volkswagen upang suriin ang mga pattern ng pagmamaneho at suriing mabuti ang napakalaking dami ng ingay upang makarating sa ilalim ng mga bagay.
Ang pagiging kapaki-pakinabang nito sa larangan ng cryptography ay tinalakay. Ang isang quantum computer ay may kakayahang makabisado ang isang paraan ng pag-encrypt na iba sa isang dating kilalang cipher, na nagbibigay-daan dito upang madaling maintindihan kahit na ang mga lihim ng estado. Malaki ang interes mula sa mga pandaigdigang pamahalaan sa kapaki-pakinabang na tampok na ito, habang ang mga aktibista ay natatakot na ang pagdating ng quantum computing ay maaaring makasira ng privacy.
Problema sa pisika
"Dahil ang quantum computing ay nasa maagang yugto pa rin nito, maraming impormasyon ang nananatiling hindi napatunayan," sabi ni Matthew Briss, vice president ng R&D sa Gartner. "Ngunit ang mga mamimili ay naghahanap na ng mga aplikasyon upang matukoy ang mapagkumpitensyang mga bentahe ng quantum computing para sa kanilang negosyo," sabi niya.
Sa kabila ng lahat ng hype, naniniwala ang mga eksperto na ang mga quantum computer ay malayo sa nangunguna gaya ng mga PC noong 1950s. Siyempre, nakakakuha sila ng momentum, ngunit dahan-dahan.
"Ang quantum computing ay maihahambing sa isang mabagal na gumagalaw na tren," sinabi ni Brian Hopkins, vice president at principal analyst sa Forrester, sa Business Insider. "Kung gumagalaw siya ng isang pulgada bawat segundo, pagkatapos ay sa isang buwan ay lalampas na siya ng dalawang pulgada bawat segundo." Malapit na siyang magsimulang kumilos nang mas mabilis."
Ang malaking problema ngayon ay hindi magagawa ng isang quantum computer ang anumang bagay na hindi kayang gawin ng isang classical na computer. Inaasahan ng industriya ang isang sandali na tinatawag na quantum supremacy, kapag ang mga quantum computer ay lalampas sa kasalukuyang mga limitasyon.
"Kapag dumating ang mga customer sa amin, ang pangunahing bagay na sinasabi nila sa amin ay wala silang pakialam kung anong modelo ito hangga't ito ay kapaki-pakinabang para sa kanilang negosyo," sabi ng analyst na si Briss. β Walang modelo na maaaring makalampas sa mga klasikal na algorithm. Kailangan talaga nating maghintay hanggang sa magsimulang bumuti ang quantum computer hardware."
Sinusuri ng kasamahan ng IBM Research na si Katie Pooley ang cryostat na tumutulong sa mga quantum computer na panatilihing mababa ang kanilang temperatura. Larawan: Andy Aaron, IBM
Ang malaking problema ay nananatiling kakulangan ng kapangyarihan sa pag-compute. Ipinapalagay na ang quantum supremacy ay mangangailangan ng isang computer na may lakas na 50 qubits. Kahit na ang milestone na ito ay nakamit sa laboratoryo, ito ay hindi permanente at hindi maaaring mapanatili. Sa katunayan, ang mga qubit ay maaaring parehong napapailalim sa mga pagkakamali at hindi matatag, na humahantong sa mga problema sa kanilang henerasyon at binabawasan ang kanilang potensyal.
Ang isa pang mahalagang kadahilanan ay mas materyal. Ang mga quantum computer ay dapat na ganap na nakahiwalay sa kanilang kapaligiran upang gumana at nangangailangan ng napakababang temperatura. Kahit na ang pinakamaliit na vibrations ay maaaring maging sanhi ng pagbagsak ng mga qubit, na itinapon ang mga ito mula sa superposition, tulad ng isang bata na kumakatok sa isang mesa na nagiging sanhi ng pagbagsak ng mga umiikot na barya sa mesa.
Ang mga nakaraang quantum computer, tulad ng IBM Q System One, ay napakalaki na ang kinakailangang paghihiwalay at mga kondisyon ng paglamig ay naging isang tunay na hamon. Ang nagpapalala sa problemang ito ay ang kakulangan ng mga kinakailangang sangkap: mga superconducting cable at mga refrigerator na may mababang temperatura. Sila ay nasa matinding kakulangan.
Sa huli, nangangahulugan ito na kahit na ang kaalaman ay nagpapabuti at ang teknolohiya ay sumusulong, ang quantum computing ay hindi pa rin praktikal na magagawa.
"Isa sa mga hamon sa aking grupo ng trabaho ay ang pagmamanipula ng mga materyales, silikon, metal, upang makagawa tayo ng napaka-homogenous na kapaligiran," sabi ni Clark ng Intel. - Ito ay karaniwang ang pinakamahusay na teknolohiya ng semiconductor. Ang mga teknolohiyang kailangan natin para gumawa ng quantum computing sa sukat ay hindi pa umiiral."
Ang isa pang problema ay ang mga quantum computer ay may hindi maikakaila na potensyal na magbigay ng hindi inaasahang kapangyarihan sa pag-compute. Gayunpaman, walang napakaraming tao sa mundong ito na talagang may karanasan sa pagprograma o pagpapatakbo ng mga system na ito, at ang mga potensyal na mamimili ay nabighani na sinusubukang malaman kung paano ito aktwal na gagamitin.
Ang Great Quantum Race
Sinasabi ng mga analyst na kasalukuyang nangunguna ang IBM sa quantum computing race salamat sa limitadong komersyal na kakayahang magamit ng IBM Q System One. Dahil naa-access ito sa pamamagitan ng cloud, maaaring panatilihin ng IBM ang mga espesyal na kundisyon na ito upang mapanatiling gumagana ang quantum computer na ito habang pinapayagan pa rin ang mga piling customer na gamitin ito.
"Sa tingin ko [ang quantum computer ng IBM] ay tumba," sabi ng analyst na si Briss. "Sa tingin ko ang quantum computing bilang isang modelo ng serbisyo ay ang tamang modelo." Sa pamamagitan ng paglalagay nito sa isang lalagyan at partikular na pagtrato dito, talagang sinusubukan nilang pagbutihin ang kalidad nito."
Gumagawa sina Sarah Sheldon at Pat Gumann ng IBM sa isang dissolution refrigerator na nagpapalamig sa mga quantum computer. Larawan: IBM
Kasabay nito, napapansin ng mga analyst na ang alinman sa mga manlalaro sa merkado na ito ay maaaring magkaroon ng isang pambihirang tagumpay sa anumang sandali na magpapahintulot na ito ay magpatuloy, at ito ay isang kinakailangang tunggalian.
Iba't ibang mga higante ng IT ang lumapit sa problemang ito nang iba. Ang Intel, IBM, Google at ang quantum computing startup na Rigetti ay gumagawa ng mga system batay sa mga superconducting circuit, na pinapagana ng mga makabagong supercomputer.
ay kumukuha ng isang ganap na naiiba at marahil ay mas mapanganib na diskarte sa pagsisikap na lumikha ng isang mas mahusay na qubit. Ang topological qubit na sinusubukan ng Microsoft na lumikha ng mga fragment na electron upang mag-imbak ng impormasyon sa maraming lugar nang sabay-sabay, na ginagawa itong mas matatag at mas madaling masira. Ito ay hindi gaanong matatag kaysa sa sinusubukang itayo ng mga kakumpitensya nito, ngunit ang resulta ay magiging isang malaking hakbang pasulong para sa buong larangan ng quantum computing, sinabi ng analyst na si Hopkins.
"Sila ay nasa isang sugal at maraming tao ang nag-iisip na hindi sila magtatagumpay," sabi ni Hopkins.
Sa mas adventurous na bahagi, ang mga startup tulad ng IonQ at D-Wave ay tumataya sa mga makabagong teknolohiya tulad ng ion trapping at quantum annealing. Sa madaling salita, sinusubukan nila sa iba't ibang paraan upang makamit ang higit na pagganap at katatagan mula sa bawat qubit, gamit ang ganap na bagong mga pamamaraan.
"Ito ay nagpapahintulot sa amin na bumuo ng isang quantum computer na lumulutas ng mga kumplikadong problema at patuloy na umuunlad sa paggawa nito," sinabi ni Mark Johnson, vice president ng processor at quantum product design at development sa D-Wave, sa Business Insider.
Isang IBM quantum scientist ang naglalakad sa IBM Q Computing Center sa Thomas J. Watson Research Center sa Yorktown Heights, New York. Larawan: Connie Zhou para sa IBM
Mga Quantum Startup
Ang pagsulong sa quantum computing ay nagdulot ng isang alon ng interes ng mamumuhunan sa mga kaugnay na startup. Tinatantya ni Robert Sutor ng IBM na mayroong humigit-kumulang 100 quantum software, hardware at maging sa mga startup sa pagkonsulta sa buong mundo. Ito ay maliit kumpara sa malaking startup market, ngunit mas malaki kaysa dati.
"Matagal na akong nasa puwang na ito, mula pa sa simula," sabi ng Monroe ng IonQ. β Sa loob ng mahabang panahon ito ay nasa kanyang kamusmusan, hanggang 5-8 taon na ang nakalilipas ay nakakuha ito ng pansin at nakakaakit ng malalaking pamumuhunan. Ito ay naging malinaw na ang oras ay dumating na.
Chris Monroe, CEO at co-founder ng quantum computing startup na IonQ. Larawan: IonQ
Ang ilan, tulad ni Rigetti, ay handang makipag-ugnay sa mga tech titans gamit ang kanilang sariling mga quantum chip at mga sopistikadong quantum computing system.
"Ito ang core ng aming negosyo," Betsy Masiello, vice president ng produkto sa Rigetti, sinabi sa Business Insider. β Maraming kumpanya sa quantum space na nagtatrabaho sa mga software application sa larangan ng quantum computing. Gumagawa kami ng mga microchip at bumuo ng mga sistema ng computing.
Sinabi ni Matthew Kinsella, managing director ng Maverick Ventures, na malakas siya sa larangan ng quantum computing. Ang kanyang kumpanya ay umabot nang hanggang sa mamuhunan sa ColdQuanta, isang kumpanya na gumagawa ng mga kagamitan na ginagamit sa mga quantum system. Inaasahan niya na ang mga quantum computer ay hihigit sa pagganap ng mga sistema ngayon sa loob ng lima hanggang XNUMX taon. Ang Maverick Ventures ay tumataya sa pangmatagalang panahon.
βTalagang naniniwala ako sa quantum computing, bagama't maaaring mas tumagal kaysa sa inaasahan bago maging mas mahusay ang isang quantum computer kaysa sa tradisyonal na computer para sa paglutas ng mga pang-araw-araw na problema. Malamang na makikita natin ang mga benepisyo ng mga quantum computer sa paglutas ng maliliit na problema sa susunod na ilang taon," sabi ni Kinsella.
Mga laboratoryo ng 2000Q Systems ng D-Wave. Larawan: D-Wave
Ang Kinsella, tulad ng mga analyst na nakausap namin, ay umaasa sa tinatawag na "quantum winter." Maaaring may hype sa mga quantum computer, ngunit umaasa ang mga tao, babala ng mga eksperto. Ang mga makina ay hindi pa perpekto, at mga taon bago makita ng mga mamumuhunan ang mga resulta.
Sa pananaw
Kahit na higit pa sa quantum supremacy, tinitiyak sa atin ng mga eksperto na mayroon pa ring lugar para sa mga tradisyonal na computer at supercomputer. Hanggang sa panahong iyon, mayroon pa ring mga isyu sa gastos, laki, pagiging maaasahan, at pagpoproseso ng kapangyarihan upang ayusin bago natin ito mapag-usapan.
"Kailangan nating huminga," sabi ng analyst na si Briss. "Maraming kapana-panabik na bagay ang nangyayari sa lugar na ito na tumatagal ng oras." Ito ay isang kalipunan ng physics, computer science at, sa totoo lang, siyentipikong pagsusuri. Hindi namin kailangang pag-aralan ito kung alam namin ang lahat ng mga sagot, ngunit maraming gawaing pananaliksik sa hinaharap."
Rigetti quantum computer. Larawan: Rigetti
Gayunpaman, para sa marami ay malinaw na ito ang hinaharap. Tulad ng hindi napagtanto ng mga gumawa ng unang mainframe computer na hahantong ito sa mas maraming smartphone na kasing laki ng palad. Ang isang quantum computer ay maaaring ang unang hakbang sa isang ganap na bagong landas.
Iilan lang, tulad ng Microsoft VP ng Corporate Governance na si Todd Holmdahl, ang may sapat na pag-asa para sabihing mas makabuluhan ito kaysa sa artificial intelligence at machine learning ngayon. Sinabi niya noon sa kanyang mga anak na dapat nilang gawin ang kanilang kinahihiligan at maaari silang palaging makakuha ng trabaho sa artificial intelligence. Ngayon ay sasabihin niya ang parehong tungkol sa quantum computing.
βIto ay isang lugar na uunlad. Kailangan natin ng mga tao na punan ito at pigilan itong matuyo," sabi ni Holmdahl. "Ito ay gumaganap ng isang mahalagang papel sa aming henerasyon, na nagbibigay sa amin ng pagkakataong lumikha ng mga kamangha-manghang bagay sa hinaharap."
Pinagmulan: www.habr.com