211service.com
Lenktynėse sukurti geriausią kvantinį kompiuterį Žemėje
IBM mano, kad kvantinė viršenybė nėra tas etapas, kuriuo turėtume rūpintis. 2020 m. vasario 26 d
Kvantinis sietynas Rigetti Computing / Justin Fantl
Pažangiausias „Google“ kompiuteris nėra nei bendrovės būstinėje Mauntin Vju mieste, Kalifornijoje, nei kur nors karštligiškame Silicio slėnio krašte. Tai yra kelios valandos kelio automobiliu į pietus Santa Barbaroje, plokščiame, bedvasiame biurų parke, kuriame daugiausia gyvena technologijų įmonės, apie kurias niekada negirdėjote.
Atviro plano biure telpa kelios dešimtys rašomųjų stalų. Yra uždaras dviračių stovas ir skirta banglenčių stovėjimo aikštelė su lentomis, kurios remiasi į iš sienos išsikišusius laikiklius. Plačios dvigubos durys veda į didelės klasės laboratoriją. Ten, tarp kompiuterių lentynų ir instrumentų maišalytės, ant vibraciją slopinančių įrenginių tarsi milžiniškos plieninės lėliukės kabo sauja cilindrinių indų, kurių kiekvienas yra šiek tiek didesnis už alyvos būgną.
Ši istorija buvo mūsų 2020 m. kovo mėnesio numerio dalis
- Žr. likusią numerio dalį
- Prenumeruoti
Vieno iš jų išorinis indas buvo pašalintas, kad būtų atskleistas daugiapakopis plieno ir žalvario vidų raizginys, žinomas kaip sietynas. Iš esmės tai yra įkrautas šaldytuvas, kuris tampa vis šaltesnis su kiekvienu sluoksniu žemyn. Apačioje, plauko plotyje virš absoliutaus nulio esančiame vakuume, plika akimi atrodo kaip paprastas silicio lustas. Tačiau vietoj tranzistorių jis išgraviruotas mažytėmis superlaidžiomis grandinėmis, kurios tokioje žemoje temperatūroje elgiasi taip, lyg būtų pavieniai atomai, paklūstantys kvantinės fizikos dėsniams. Kiekvienas iš jų yra kvantinis bitas arba kubitas – pagrindinė informacija – kvantinio kompiuterio saugojimo vienetas.
Praėjusių metų spalio pabaigoje „Google“ paskelbė, kad vienas iš tų lustų, vadinamas „Sycamore“, tapo pirmuoju, pademonstravusiu kvantinę viršenybę, atlikdamas užduotį, kuri būtų praktiškai neįmanoma klasikinėje mašinoje. Turėdamas vos 53 kubitus, Sycamore per kelias minutes atliko skaičiavimus, kurie, pasak Google, galingiausiam pasaulyje egzistuojančiam superkompiuteriui Summit būtų užtrukę 10 000 metų. „Google“ pavadino tai dideliu laimėjimu, lygindama jį su paleidimu Sputnik arba pirmasis brolių Wrightų skrydis – naujos mašinų eros slenkstis, dėl kurio galingiausias šiandienos kompiuteris atrodytų kaip abakas.
Spaudos konferencijoje laboratorijoje Santa Barbaroje „Google“ komanda beveik tris valandas linksmai teikė žurnalistų klausimus. Tačiau jų geras humoras negalėjo visiškai nuslėpti pagrindinės įtampos. Prieš dvi dienas tyrėjai iš IBM, pirmaujančios „Google“ konkurentės kvantinių skaičiavimų srityje, torpedavo jos didelį atskleidimą. Jie paskelbė dokumentą, kuriame iš esmės apkaltino „Google“ darbuotojus suklaidinus sumas. IBM skaičiavo, kad „Summit“ būtų prireikę kelių dienų, o ne tūkstantmečių, kad atkartotų tai, ką padarė Sycamore. Paklaustas, ką mano apie IBM rezultatą, „Google“ komandos vadovas Hartmutas Nevenas aiškiai vengė pateikti tiesioginį atsakymą.
Jay M Gambetta, Jerry M Chow ir Matthias Steffan
Kas yra kubite?
-
Kaip ir pirmaisiais skaičiavimo laikais buvo įvairių tranzistorių konstrukcijų, šiuo metu yra daug būdų, kaip sukurti kubitus. „Google“ ir IBM naudoja pagrindinio metodo versiją – superlaidų transmono kubitą, kurio pagrindinis komponentas yra Josephsono sandūra. Jį sudaro pora superlaidžių metalinių juostelių, atskirtų vos nanometro pločio tarpu; kvantiniai efektai atsiranda dėl to, kaip elektronai kerta tą tarpą.
Galite atmesti tai kaip tik akademinį pasipiktinimą – tam tikra prasme taip ir buvo. Net jei IBM buvo teisus, Sycamore vis tiek atliko skaičiavimus tūkstantį kartų greičiau nei būtų atlikęs Summit. Ir greičiausiai praeis tik mėnesiai, kol „Google“ sukurs šiek tiek didesnę kvantinę mašiną, kuri neabejotinai įrodė esmę.
Tačiau IBM prieštaravo ne tuo, kad „Google“ eksperimentas buvo mažiau sėkmingas, nei teigiama, bet tai, kad tai buvo beprasmis testas. Kitaip nei daugelyje kvantinių kompiuterių pasaulio, IBM nemano, kad kvantinis pranašumas yra šios technologijos brolių Wrightų momentas; tiesą sakant, net netiki, kad bus toks momentas.
Vietoj to IBM siekia visai kitokio sėkmės mato, ką ji vadina kvantiniu pranašumu. Tai ne tik žodžių ar net mokslo skirtumas, o filosofinė pozicija, kurios šaknys yra IBM istorijoje, kultūroje ir ambicinguose – ir galbūt tai, kad aštuonerius metus jos pajamos ir pelnas beveik nenumaldomai mažėjo. o „Google“ ir jos patronuojanti bendrovė „Alphabet“ jų skaičius tik auga. Šis kontekstas ir šie skirtingi tikslai gali turėti įtakos tai, kas, jei kuris nors iš jų, išeis į priekį kvantinio skaičiavimo lenktynėse.
Pasauliai atskirti
Aptaki ir plati IBM Thomaso J. Watsono tyrimų centro kreivė, esanti priemiestyje į šiaurę nuo Niujorko, suomių architekto Eero Saarineno neofuturistinio šedevro, yra žemynas ir visata, nutolusi nuo neapsakomų „Google“ komandos kasinėjimų. 1961 m. užbaigtas su nuostabiu IBM, pagamintu iš pagrindinių kompiuterių, jis pasižymi muziejine kokybe, priminimas visiems, kas dirba jame, apie įmonės proveržį visame pasaulyje nuo fraktalinės geometrijos iki superlaidininkų iki dirbtinio intelekto ir kvantinio skaičiavimo.
4000 žmonių turinčio tyrimų skyriaus vadovas yra ispanas Dario Gilas, kurio greita kalba stengiasi neatsilikti nuo beveik evangeliško uolumo. Abu kartus, kai kalbėjausi su juo, jis sušvelnino istorinius etapus, skirtus pabrėžti, kiek laiko IBM dalyvauja su kvantiniais skaičiavimais susijusiuose tyrimuose (žr. laiko juostą dešinėje).
Didysis eksperimentas: kvantinė teorija ir praktika
Pagrindinis kvantinio kompiuterio blokas yra kvantinis bitas arba kubitas. Klasikiniame kompiuteryje bitas gali saugoti 0 arba 1. Kubitas gali saugoti ne tik 0 arba 1, bet ir tarpinę būseną, vadinamą superpozicija, kuri gali turėti daug skirtingų reikšmių. Viena iš analogijų yra ta, kad jei informacija būtų spalvota, klasikinis bitas gali būti juodas arba baltas. Superpozicijoje esantis kubitas gali būti bet kokios spalvos spektre, taip pat gali skirtis ryškumu.
Rezultatas yra tai, kad kubitas gali saugoti ir apdoroti daug informacijos, palyginti su bitu, o talpa didėja eksponentiškai, kai sujungiate kubitus. Visą informaciją saugoti 53 kubituose Google Sycamore mikroschemoje prireiktų apie 72 petabaitus (72 mlrd. gigabaitų) klasikinės kompiuterio atminties. Nereikia daug daugiau kubitų, kol prireiks klasikinio, planetos dydžio kompiuterio.
Bet tai nėra paprasta. Subtilūs ir lengvai sutrikdomi kubitai turi būti beveik idealiai izoliuoti nuo karščio, vibracijos ir paklydusių atomų, todėl „Google“ kvantinėje laboratorijoje naudojami sietyniniai šaldytuvai. Net ir tada jie gali veikti ne ilgiau kaip kelis šimtus mikrosekundžių, kol atsiskiria ir praranda superpoziciją.
Ir kvantiniai kompiuteriai ne visada yra greitesni už klasikinius. Jie tiesiog skiriasi, kai kuriuose dalykuose yra greitesni, kiti – lėtesni, ir jiems reikia skirtingos programinės įrangos. Norėdami palyginti jų našumą, turite parašyti klasikinę programą, kuri maždaug imituoja kvantinę.
Savo eksperimentui „Google“ pasirinko lyginamąjį testą, vadinamą atsitiktine kvantinės grandinės atranka. Jis generuoja milijonus atsitiktinių skaičių, bet su nedideliais statistiniais paklaidais, kurie yra kvantinio algoritmo bruožas. Jei Sycamore būtų kišeninis skaičiuotuvas, tai prilygtų atsitiktiniam mygtukų paspaudimui ir patikrinimui, ar ekrane rodomi laukiami rezultatai.
„Google“ modeliavo dalis to savo didžiuliuose serverių ūkiuose, taip pat „Summit“, didžiausiame pasaulyje superkompiuteryje, Oak Ridge nacionalinėje laboratorijoje. Tyrėjai apskaičiavo, kad viso darbo, kuris užtruko 200 sekundžių Sycamore, užbaigimas viršūnių susitikime būtų užtrukęs maždaug 10 000 metų. Voilà: kvantinė viršenybė.
Taigi, koks buvo IBM prieštaravimas? Iš esmės tai, kad yra įvairių būdų, kaip priversti klasikinį kompiuterį imituoti kvantinę mašiną, ir kad jūsų rašoma programinė įranga, duomenų susmulkinimo ir saugojimo būdas bei naudojama aparatinė įranga daro didelę įtaką modeliavimo greičiui. gali bėgti. IBM teigė, kad „Google“ manė, kad modeliavimą reikės suskirstyti į daug dalių, tačiau „Summit“, turinti 280 petabaitų saugyklos, yra pakankamai didelis, kad vienu metu tilptų visa Sycamore būsena. (Ir IBM sukūrė aukščiausiojo lygio susitikimą, todėl turėtų žinoti.)
Tačiau per kelis dešimtmečius bendrovė įgijo reputaciją, nes stengėsi savo mokslinių tyrimų projektus paversti komercine sėkme. Paimkite neseniai Watsoną Pavojus! - žaisti dirbtinį intelektą, kurį IBM bandė paversti medicinos guru robotu. Jis buvo skirtas pateikti diagnozes ir nustatyti tendencijas medicininių duomenų vandenynuose, tačiau nepaisant dešimčių partnerysčių su sveikatos priežiūros paslaugų teikėjais, komercinių pritaikymų buvo nedaug, o net tie, kurie atsirado, davė įvairių rezultatų.
Gilo teigimu, kvantinių skaičiavimų komanda bando nutraukti šį ciklą, lygiagrečiai vykdydama tyrimus ir plėtodama verslą. Beveik iš karto, kai atsirado veikiantys kvantiniai kompiuteriai, jis pradėjo daryti juos prieinamus pašaliniams asmenims, įtraukdamas juos į debesį, kur juos galima užprogramuoti naudojant paprastą nuvilkimo sąsają, veikiančią žiniatinklio naršyklėje. 2016 m. pristatytą „IBM Q Experience“ dabar sudaro 15 viešai prieinamų kvantinių kompiuterių, kurių dydis svyruoja nuo 5 iki 53 kubitų. Per mėnesį jais naudojasi apie 12 000 žmonių – nuo akademinių mokslininkų iki moksleivių. Laikas prie mažesnių mašinų nemokamas; IBM teigia, kad jau turi daugiau nei 100 klientų, kurie moka (nepasakys, kiek) už didesnių klientų naudojimą.
Nė vienas iš šių įrenginių – ar joks kitas kvantinis kompiuteris pasaulyje, išskyrus „Google Sycamore“ – dar neįrodė, kad gali bet kuo pranokti klasikinę mašiną. IBM šiuo metu tai nėra svarbiausia. Mašinų prieinamumas internete leidžia įmonei sužinoti, ko iš jų gali prireikti būsimiems klientams, o išoriniai programinės įrangos kūrėjai gali išmokti parašyti jiems kodą. Tai savo ruožtu prisideda prie jų vystymosi, todėl vėlesni kvantiniai kompiuteriai tampa geresni.
Bendrovės nuomone, šis ciklas yra greičiausias kelias į jos vadinamąjį kvantinį pranašumą – ateitį, kurioje kvantiniai kompiuteriai nebūtinai paliks klasikinius dulkėse, bet tai padarys. kai kurie naudingų dalykų šiek tiek greičiau ar efektyviau – pakankamai, kad jie būtų ekonomiškai naudingi. Nors kvantinis pranašumas yra vienintelis etapas, o kvantinis pranašumas yra tęstinumas, sako IBMeriai – palaipsniui besiplečiantis galimybių pasaulis.
Susijusi istorija
Susijusi istorija Pirmoje mūsų naujojo podcast'o „Deep Tech“ serijoje mes gilinamės į istoriją, slypinčią už dviejų mažų žodžių, galinčių pakeisti pasaulį.Taigi, tai yra didžioji Gilo suvienyta IBM teorija: sujungęs savo paveldą, technines žinias, kitų žmonių protą ir atsidavimą verslo klientams, jis gali greičiau ir geriau nei bet kas kitas sukurti naudingus kvantinius kompiuterius.
Šiuo požiūriu IBM mano, kad „Google“ kvantinės viršenybės demonstravimas yra salono triukas, sako Scottas Aaronsonas, fizikas iš Teksaso universiteto Ostine, prisidėjęs prie „Google“ naudojamų kvantinių algoritmų. Geriausiu atveju tai ryškus atitraukimas nuo tikrojo darbo, kuris turi vykti. Blogiausiu atveju tai klaidina, nes gali priversti žmones manyti, kad kvantiniai kompiuteriai gali įveikti klasikinius bet kuo, o ne atliekant vieną labai siaurą užduotį. „Supremacy“ yra angliškas žodis, kurio visuomenė negalės neteisingai interpretuoti, sako Gil.
Žinoma, „Google“ tai mato gana skirtingai.
Įeikite į aukštuomenę
„Google“ buvo anksti, aštuonerius metus veikianti įmonė, kai 2006 m. pirmą kartą pradėjo tvarkytis su kvantinėmis problemomis, tačiau specialią kvantinę laboratoriją ji suformavo tik 2012 m. – tais pačiais metais „Caltech“ fizikas Johnas Preskillas įvedė terminą „kvantinė viršenybė“. .
Laboratorijos vadovas yra Hartmutas Nevenas, vokiečių informatikas, turintis įtakingą vietą ir polinkį į Burning Man stiliaus prašmatnumą; Vieną kartą mačiau jį su mėlynu pūkuotu paltu, o kitą kartą su visiškai sidabrine apranga, dėl kurios jis atrodė kaip niūri astronautas. (Mano žmona perka šiuos daiktus už mane, paaiškino jis.) Iš pradžių Nevenas nusipirko mašiną, kurią sukūrė išorinė įmonė, D-Wave, ir kurį laiką bandė pasiekti kvantinę viršenybę, bet nesėkmingai. Jis sako, kad įtikino Larry Page'ą, tuometinį „Google“ generalinį direktorių, 2014 m. investuoti į kvantinių kompiuterių kūrimą, pažadėdamas jam, kad „Google“ priims „Preskill“ iššūkį: pasakėme jam: „Klausyk, Lari, po trejų metų mes grįšime ir sukursime prototipą. lustas ant jūsų stalo, kuris gali bent jau apskaičiuoti problemą, kuri yra už klasikinių mašinų galimybių.
Neturėdama IBM kvantinių žinių, „Google“ pasamdė komandą iš išorės, kuriai vadovavo Kalifornijos universiteto Santa Barbaroje fizikas Johnas Martinisas. Martinis ir jo grupė jau buvo tarp geriausių pasaulio kvantinių kompiuterių gamintojų – jiems pavyko sujungti iki devynių kubitų – ir Neveno pažadas Peidžui atrodė vertas jų siekti tikslo.
IBM
Kaip užprogramuoti kvantinį kompiuterį
-
Paprasčiausiu klasikinių kompiuterių programinė įranga yra loginių vartų, pvz., NOT, OR ir NAND, seka, kuri keičia bitų turinį (0 arba 1). Kvantinė programinė įranga taip pat susideda iš loginių vartų sekų, veikiančių kubitus, tačiau ji turi didesnį ir egzotiškesnį vartų rinkinį su tokiais pavadinimais kaip SWAP (kuris sukeičia dviejų kubitų reikšmes), Pauli-X (kvantinė kubitų versija). NOT gate, kuris apverčia kubito reikšmę) ir Hadamard (kuris paverčia kubitą iš 0 arba 1 į 0 ir 1 superpoziciją). Kol kas nėra kvantinių aukštesnio lygio kalbų, tokių kaip C++ ar Java, atitikmenų, tačiau tiek Google, tiek IBM sukūrė grafines sąsajas, tokias kaip pavaizduota aukščiau, kad būtų lengva programuoti naudojant vartus.
Trejų metų terminas atėjo ir praėjo, kai Martinio komanda stengėsi, kad lustas būtų pakankamai didelis ir pakankamai stabilus iššūkiui. 2018 m. „Google“ išleido didžiausią kol kas procesorių „Bristlecone“. Turėdamas 72 kubitus, jis gerokai lenkė viską, ką padarė jos konkurentai, ir Martinis prognozavo, kad tais pačiais metais pasieks kvantinį pranašumą. Tačiau keli komandos nariai lygiagrečiai dirbo su kita lustų architektūra, vadinama Sycamore, kuri galiausiai pasirodė esanti galinti nuveikti daugiau su mažiau kubitų. Taigi tai buvo 53 kubitų lustas – iš pradžių 54, bet vienas iš jų sugedo – galiausiai pademonstravo pranašumą praėjusį rudenį.
Praktiniais tikslais toje demonstracijoje naudojama programa yra beveik nenaudinga – ji generuoja atsitiktinius skaičius, o tai nėra kažkas, kam jums reikia kvantinio kompiuterio. Tačiau jis juos generuoja tam tikru būdu, kurį klasikiniam kompiuteriui būtų labai sunku atkartoti, taip patvirtinant koncepciją (žr. priešingą puslapį).
Paklauskite IBM darbuotojų, ką jie mano apie šį pasiekimą, ir pamatysite skausmingus žvilgsnius. Man nepatinka žodis [viršenybė] ir nemėgstu pasekmių, sako Jay Gambetta, atsargiai kalbantis australas, vadovaujantis IBM kvantinei komandai. Pasak jo, problema yra ta, kad praktiškai neįmanoma numatyti, ar klasikinei mašinai bus sunku atlikti bet kurį kvantinį skaičiavimą, todėl jo parodymas vienu atveju nepadeda rasti kitų atvejų.
Visiems, su kuriais kalbėjausi už IBM ribų, šis atsisakymas kvantinę viršenybę vertinti kaip reikšmingą kiauliškumo ribas. Kiekvienas, kuris kada nors turės komerciškai reikšmingą pasiūlymą, pirmiausia turi parodyti pranašumą. Manau, kad tai tik pagrindinė logika, sako Nevenas. Netgi Willas Oliveris, švelnaus būdo MIT fizikas, kuris buvo vienas iš tiesiausių svaidymosi stebėtojų, sako: „Labai svarbus įvykis parodyti, kad kvantinis kompiuteris tam tikroje užduotyje pranoksta klasikinį kompiuterį, kad ir kokia ji bebūtų.
Kvantinis šuolis
Nepriklausomai nuo to, ar sutinkate su „Google“, ar su IBM pozicija, kitas tikslas aiškus, sako Oliveris: sukurti kvantinį kompiuterį, galintį padaryti ką nors naudingo. Tikimasi, kad tokios mašinos vieną dieną galėtų išspręsti problemas, kurioms dabar reikia neįmanomo dydžio grubios jėgos skaičiavimo galios, pavyzdžiui, modeliuoti sudėtingas molekules, padedančias atrasti naujus vaistus ir medžiagas, arba optimizuoti miesto eismo srautus realiuoju laiku, siekiant sumažinti spūstis, arba pailginti. - termino orų prognozės. (Galų gale jie gali nulaužti kriptografinius kodus, šiandien naudojamus ryšiams ir finansinėms operacijoms apsaugoti, nors iki tol greičiausiai dauguma pasaulio bus pritaikyti kvantinei atspari kriptografijai.) Bėda ta, kad beveik neįmanoma nuspėti, kas bus pirmoji naudinga bus užduotis, arba kokio dydžio jai atlikti reikės kompiuterio.
Tas neapibrėžtumas susijęs ir su aparatine, ir su programine įranga. Kalbant apie aparatinę įrangą, „Google“ mano, kad dabartinis lusto dizainas gali pasiekti nuo 100 iki 1 000 kubitų. Tačiau, kaip ir automobilio našumas priklauso ne tik nuo variklio dydžio, kvantinio kompiuterio našumą lemia ne tik jo kubitų skaičius. Reikia atsižvelgti į daugybę kitų veiksnių, įskaitant tai, kiek laiko jie gali būti apsaugoti nuo desekvencijos, klaidų tikimybės, veikimo greičio ir tarpusavio ryšio. Tai reiškia, kad bet kuris šiandien veikiantis kvantinis kompiuteris pasiekia tik dalelę viso savo potencialo.
Dekoherence
-
Kubitai kaupia informaciją taip, kaip sietas kaupia vandenį; net patys stabiliausi dekoheruoja arba iškrenta iš savo trapių kvantinių būsenų per kelis šimtus mikrosekundžių. Dar prieš tai pradeda kauptis klaidų. Tai reiškia, kad kvantinis kompiuteris gali padaryti tik tiek sumų, kol sustoja. Didesni „Google“ lustai išsijungia po 30–40 mikrosekundžių, o tai yra pakankamai laiko, kad jie galėtų pereiti iki 40 kvantinės logikos vartų. IBM gali pasiekti iki 500 mikrosekundžių, tačiau jie taip pat apdoroja vartus lėčiau.
Tuo tarpu kvantinių kompiuterių programinė įranga yra tokia pati kaip ir pačios mašinos. Klasikiniame skaičiavime programavimo kalbos dabar yra kelių lygių pašalintos iš neapdoroto mašininio kodo, kurį turėjo naudoti ankstyvieji programinės įrangos kūrėjai, nes duomenų saugojimo, apdorojimo ir šuntavimo sudėtingumas jau yra standartizuotas. Klasikiniame kompiuteryje, kai jį programuojate, jūs neturite žinoti, kaip veikia tranzistorius, sako Dave'as Baconas, vadovaujantis „Google“ komandos programinei įrangai. Kita vertus, kvantinis kodas turi būti labai pritaikytas prie kubitų, kuriais jis veiks, kad būtų maksimaliai išnaudotas jų temperamentingas veikimas. Tai reiškia, kad IBM lustų kodas neveiks kitų kompanijų lustuose ir net „Google“ 53 kubitų Sycamore optimizavimo būdai nebūtinai bus tinkami būsimam 100 kubitų broliui. Dar svarbiau, kad niekas negali nuspėti, kokią sunkią problemą galės išspręsti tie 100 kubitų.
Labiausiai, ko drįsta tikėtis, yra tai, kad kompiuteriai su keliais šimtais kubitų per ateinančius kelerius metus bus priversti imituoti kokią nors vidutiniškai sudėtingą chemiją – galbūt net pakankamai, kad būtų paskatinta naujo vaisto ar efektyvesnio akumuliatoriaus paieška. Tačiau dekoherencija ir klaidos sustabdys visas šias mašinas, kol joms pavyks padaryti ką nors tikrai sunkaus, pavyzdžiui, sulaužyti kriptografiją.
Norint sukurti 1000 kubitų galios kvantinį kompiuterį, jums reikės milijono tikrų.
Tam reikės gedimams atsparaus kvantinio kompiuterio, kuris gali kompensuoti klaidas ir veikti neribotą laiką, kaip tai daro klasikiniai. Tikimasi, kad bus sukurtas perteklius: šimtai kubitų veiktų kaip vienas bendroje kvantinėje būsenoje. Kartu jie gali ištaisyti atskirų kubitų klaidas. Ir kai kiekvienas kubitas pasiduoda nesuderinamumui, jo kaimynai sugrąžins jį į gyvenimą nesibaigiančio abipusio gaivinimo ciklo metu.
Įprasta prognozė, kad norint pasiekti tokį stabilumą, prireiks net 1000 sujungtų kubitų, o tai reiškia, kad norint sukurti kompiuterį, kurio galia 1000 kubitų, jums reikės milijono tikrųjų. „Google“ konservatyviai skaičiuoja, kad per 10 metų gali sukurti milijono kubitų procesorių, sako Nevenas, nors reikia įveikti keletą didelių techninių kliūčių, įskaitant tokią, kurią IBM dar gali turėti pranašumą prieš „Google“ (žr. priešingą puslapį).
Iki to laiko gali būti daug kas pasikeitę. Šiuo metu „Google“ ir IBM naudojami superlaidūs kubitai gali pasirodyti esąs jų eros vakuuminiai vamzdžiai, pakeisti kažkuo daug stabilesniu ir patikimesniu. Tyrėjai visame pasaulyje eksperimentuoja su įvairiais kubitų kūrimo būdais, nors nedaugelis yra pakankamai pažengę, kad galėtų sukurti veikiančius kompiuterius. Konkuruojantys startuoliai, tokie kaip „Rigetti“, „IonQ“ ar „Quantum Circuits“, gali įgyti pranašumą tam tikroje technikoje ir aplenkti didesnes įmones.
Pasakojimas apie du transmonus
„Google“ ir IBM transmono kubitai yra beveik identiški, tačiau yra vienas nedidelis, bet potencialiai esminis skirtumas.
Tiek Google, tiek IBM kvantiniuose kompiuteriuose patys kubitai yra valdomi mikrobangų impulsais. Maži gamybos defektai reiškia, kad į lygiai tokio paties dažnio impulsus nereaguoja du kubitai. Yra du sprendimai: keiskite impulsų dažnį, kad surastumėte kiekvieno kubito mieliausią vietą, pavyzdžiui, kratykite blogai nupjautą raktą spynoje, kol jis atsidarys; arba naudokite magnetinius laukus, kad sureguliuotumėte kiekvieną kubitą iki reikiamo dažnio.
IBM naudoja pirmąjį metodą; „Google“ naudoja antrąjį. Kiekvienas požiūris turi pliusų ir minusų. „Google“ derinami kubitai veikia greičiau ir tiksliau, tačiau jie yra mažiau stabilūs ir reikalauja daugiau grandinių. IBM fiksuoto dažnio kubitai yra stabilesni ir paprastesni, tačiau veikia lėčiau.
Žvelgiant iš techninės pusės, bent jau šiuo etapu tai yra gana sudėtinga. Tačiau kalbant apie įmonės filosofiją, tai yra skirtumas tarp „Google“ ir IBM trumpai – tiksliau, kubitu.
„Google“ nusprendė būti vikrus. Apskritai mūsų filosofija šiek tiek labiau siekia didesnio valdomumo skaičiaus, kurio žmonės paprastai ieško, sąskaita, sako Hartmutas Nevenas.
Kita vertus, IBM pasirinko patikimumą. Yra didžiulis skirtumas tarp laboratorinio eksperimento atlikimo ir dokumento publikavimo bei sistemos su, pavyzdžiui, 98 % patikimumo, kur galite ją naudoti visą laiką, sukūrimo, sako Dario Gil.
IBM
Šiuo metu „Google“ turi pranašumą. Tačiau mašinoms didėjant, pranašumas gali pasisekti IBM. Kiekvienas kubitas yra valdomas savo atskirais laidais; derinamam kubitui reikia vieno papildomo laido. Išsiaiškinti laidus tūkstančiams ar milijonams kubitų bus vienas sunkiausių techninių iššūkių, su kuriuo susiduria dvi įmonės; IBM teigia, kad tai viena iš priežasčių, kodėl jie pasirinko fiksuoto dažnio kubitą. Martinis, „Google“ komandos vadovas, sako, kad pastaruosius trejus metus jis pats asmeniškai ieškojo laidų sprendimų. Tai tokia svarbi problema, kad su ja dirbau, juokauja jis.
Naujas Mooreu 2019 įstatymas?
-
Užuot skaičiuojusi kubitus, IBM seka tai, ką ji vadina kvantiniu tūriu – matą, nurodantį, kiek sudėtingumo kompiuteris iš tikrųjų gali atlaikyti. Jos tikslas – kiekvienais metais padvigubinti šią priemonę – garsiojo Moore'o dėsnio kvantinę versiją, kurią IBM pavadino Gambetos dėsniu savo vyriausiojo kvantų teoretiko Jay'aus Gambettos vardu. Iki šiol jis vyksta trejus metus. Tai tiek duomenų, kiek Gordonas Moore'as turėjo postuluodamas Moore'o įstatymą 1965 m.
Tačiau atsižvelgiant į jų dydį ir turtą, tiek „Google“, tiek IBM turi galimybę tapti rimtais kvantinių kompiuterių verslo žaidėjais. Įmonės nuomos savo mašinas, kad spręstų problemas taip, kaip šiuo metu nuomoja debesyje pagrįstą duomenų saugojimo ir apdorojimo galią iš „Amazon“, „Google“, IBM ar „Microsoft“. O tai, kas prasidėjo kaip kova tarp fizikų ir kompiuterių mokslininkų, peraugs į konkursą tarp verslo paslaugų padalinių ir rinkodaros skyrių.
Kuri įmonė turi geriausias sąlygas laimėti šį konkursą? IBM, mažėjant pajamoms, gali turėti didesnį skubos jausmą nei „Google“. Iš karčios patirties ji žino, kiek kainuoja lėtas įėjimas į rinką: praėjusią vasarą, pirkdamas brangiausią visų laikų pirkinį, jis skyrė daugiau nei 34 mlrd. USD atvirojo kodo debesijos paslaugų teikėjui „Red Hat“, siekdamas pasivyti „Amazon“. ir „Microsoft“ šioje srityje ir pakeisti savo finansinius likimus. Atrodo, kad jos strategija įdiegti savo kvantines mašinas debesyje ir nuo pat pradžių sukurti mokamą verslą, atrodo, yra sukurta tam, kad būtų suteikta pažanga.
„Google“ neseniai pradėjo sekti IBM pavyzdžiu, o jos komerciniai klientai dabar yra JAV Energetikos departamentas, „Volkswagen“ ir „Daimler“. Priežastis, kodėl ji to nepadarė anksčiau, sako Martinis, yra paprasta: neturėjome išteklių, kad galėtume tai padaryti debesyje. Tačiau tai dar vienas būdas pasakyti, kad verslo plėtrai nebuvo teikiama pirmenybė.
Ar šis sprendimas suteiks IBM pranašumą, dar anksti pasakyti, bet tikriausiai dar svarbiau bus tai, kaip abi bendrovės per ateinančius metus pritaikys kitas savo stipriąsias puses šiai problemai spręsti. Pasak Gilo, IBM turės naudos iš visos savo patirties, pradedant medžiagų mokslu ir lustų gamyba, baigiant didelių verslo klientų aptarnavimu. Kita vertus, „Google“ gali pasigirti Silicio slėnio stiliaus inovacijų kultūra ir daugybe praktikos sparčiai didinant veiklą.
Kalbant apie pačią kvantinę viršenybę, tai bus svarbus momentas istorijoje, bet tai nereiškia, kad jis bus lemiamas. Juk visi žino apie pirmąjį brolių Wrightų skrydį, bet ar kas nors gali prisiminti, ką jie darė vėliau?