Video: Kvantna mehanika (November 2024)
Inženirji že desetletja govorijo o kvantnem računalništvu - zmožnosti računalništva na bitih, ki kažejo kvantno zapletanje in so torej lahko hkrati vklopljeni in izklopljeni. V zadnjih letih se je ta obljuba približala resničnosti kot rezultat razvoja sistemov kvantnega žarjenja, kakršnih izdeluje D-Wave, splošnih kvantnih procesorjev, ki jih razvijajo podjetja, kot sta IBM in Intel, in poskuša ustvariti novo programiranje jezike, zasnovane za kvantno računalništvo.
Na CES v začetku tega meseca je Intel sporočil, da ima sistem z 49 kubiki - ali bitov, ki obstajajo v kvantnem stanju - v partnerstvu z nizozemskim Qutechom. Ta novi sistem, imenovan Tangle Lake, je velik korak pred komaj dvema mesecema, ko je podjetje napovedalo 17-kubični sistem.
A bolj me je zanimalo, kako IBM prikazuje svoj napredek v kvantnem računalništvu, saj je podjetje pred kratkim napovedalo 50-kubični sistem in morda še pomembneje, da ima nekaj splošnih kvantnih računalniških naprav, ki jih stranke dejansko lahko uporabljajo.
Na razstavi je Jeff Welser, podpredsednik in direktor laboratorija IBM-ovega raziskovalnega laboratorija v Almadenu (v bližini San Joseja) predstavil kvantni računalnik in opisal osnovni sistem. Računalnik sam je razmeroma majhen, a hladilnih sistemov, potrebnih za njegovo delovanje, je ogromno; dejansko potrebuje sobo, polno hladilnih enot, z vakuumskimi črpalkami in hladilniki s tekočim helijem, da se temperatura zniža na 10 do 15 millikelvinov, kar je hladneje kot celo vesolje (v povprečju znaša približno 3 kelvine).
Razvijalcem in raziskovalcem so trenutno na voljo 16-kubična različica stroja, ki je dostopna prek spletnega mesta, in 20-kubična različica, ki jo lahko uporabljajo določene stranke, vključno s partnerji, kot sta JSR in Hitachi Metals. Ti sistemi so dejansko nameščeni v IBM-ovem raziskovalnem obratu v Yorktown Heightsu, NY. 50-kubična različica naj bi bila partnerjem na voljo pozneje letos.
Pomembno je, da ni pomembno le število kubikov, je dejal Welser, ampak tudi koliko časa je sistem v "skladnosti", da ustvari rezultate. V praksi je, kot je dejal, iste izračune vodil večkrat in povprečno meril rezultate. Kombinacija števila qubitov, števila sočasnih zapletov in stopnje napak ustvarja "kvantni volumen", ki je resnično pomemben za reševanje problemov.
Welser je dejal, da verjame, da bodo uporabniki s sistemom 50-100 qubit lahko storili stvari, ki z običajnimi računalniki niso mogoče.
Welser je dejal, da bo prva resnična uporaba verjetno analiza materialov s pomočjo kvantne kemije in zlasti simulacija različnih vrst polimerov in novih zlitin. To je zato, ker lahko simulirate težo, moč in druge lastnosti, kar je bilo prej napor, ki je vključeval veliko poskusov in napak.
Druge možne aplikacije za sisteme z omejenim številom qubitov vključujejo poglobljeno učenje, saj odpravljanje napak ni tako pomembno.
Pogosto slišite, kako lahko kvantno računalništvo pokvari številne današnje algoritme šifriranja. Welser priznava, da je lahko tako, vendar je dejal, da boste za to potrebovali sistem z milijonkbitnimi, kar pomeni, da več let to ne bo resnična težava. (Medtem veliko organizacij dela na uvajanju algoritmov, na katere to ne bo vplivalo; upanje je, da bodo ti novi algoritmi vzpostavljeni, preden bodo kvantni računalniki pripravljeni.)
Kvantno računalništvo ni tisto, kar bi leta vplivalo na večino organizacij, vendar je predstavitev ponudila zanimiv pogled na nekatere posebne aplikacije, ki bodo kmalu mogoče, pa tudi na možno prihodnost splošnejšega računalništva.
Tukaj je plakat, ki razlaga, kako deluje celoten sistem.
