D-Wave начала поставлять мощнейший в мире квантовый компьютер для бизнеса / Хабр
Канадская D-Wave приступила к поставкам 5000-кубитовых квантовых компьютеров Advantage. Устройства позиционируются как решения для нужд бизнеса, а не исследователей.
Предыдущая система компании 2000Q имела, соответственно, в два раза меньше кубитов. Однако и это значительно больше, чему конкурентов, которые выпускают квантовые компьютеры на 50 кубитов. Они в новой системе разбиты на кластеры по 15, связанных только в пределах кластера. В прежней системе в кластере было связано 6 кубитов.
Advantage представляет собой гибридный вычислитель с классической и квантовой вычислительными платформами. Система разбивает большую задачу на части для решения классическим и квантовым способами.
Вычислители в новой системе охлаждаются до очень низких температур. Это требует тщательного экранирования от случайного внешнего электромагнитного воздействия.
На новой платформе возможно использовать до одного миллиона переменных при решении задач оптимизации, тогда как ее предшественник предлагала 120 тысяч элементов для хранения переменных. Для «сложных задач» это число ограничивается 20 тысячами.
В итоге размеры задач на квантовой части на D-Wave Advantage выросли в 2,5 раза.
Новый решатель дискретной квадратичной модели (DQM) позволяет использовать в расчётах не две переменные 0 и 1, а цифры от 1 до 10 или другие наборы значений. Эта модель станет общедоступной 8 октября.
Цена новой системы не называется. Предшественник, система D-Wave 2000Q, стоила $15 млн.
Чтобы воспользоваться квантовыми вычислителями, не нужно приобретать сами системы Advantage. Эту задачу решает облачный сервис D-Wave Leap, подписчики которого бесплатно получат доступ к обновлённым функциям.
Наконец, D-Wave подготовила программу поддержки разработчиков приложений для прикладных решений в квантовых вычислениях.
Компания привела примеры использования своих систем. Так, канадский ритейлер Save-On-Foods уже сократил время по оптимизации работы продуктовых магазинов с 25 часов до 2 минут.
См. также:
IBM Q System One: первый коммерческий квантовый компьютер
Компания IBM на выставке CES 2019 в Лас-Вегасе представила Q System One — «первую в мире полностью интегрированную квантовую вычислительную систему», направленную на коммерческую эксплуатацию. Компьютер, оперирующий 20 кубитами, располагает всем самым необходимым для использования вне лаборатории и подходит для решения научно-исследовательских и бизнес-задач.
Напомним, что главной особенностью квантовых компьютеров является способность находиться в двух состояниях одновременно. Если «обычные» ПК записывают биты информации последовательно, в состояниях нуль или единица, то квантовые компьютеры могут выполнять несколько вычислений параллельно, кодируя два значения сразу. За это отвечают квантовые биты (или кубиты), которые могут одновременно находиться в нескольких состояниях. Чем больше кубитов имеет квантовый компьютер, тем выше его производительность.
Q System One заключен в огромную герметичную камеру. Длина грани куба, выполненного из боросиликатного стекла, — 2,75 м, толщина — около 1,3 см. Корпус изготовила компания Goppion — итальянский производитель музейних витрин, защищающих, в том числе, «Мону Лизу» в Лувре.
Система обладает 20-кубитным квантовым чипом и «тысячами» других компонентов. Модульная конструкция позволяет легко модернизировать и обслуживать компьютер, говорят в IBM. Камера охлаждается она сверху вниз: температура в самой верхней части составляет 4 Кельвина (–269,15° по шкале Цельсия), в нижней — 10 милликельвинов. Однако купить Q System One «с улицы» нельзя: сначала он будет доступен исключительно партнерам IBM. Стоимость компьютера не разглашается.
По оценкам ученых, задействующие достижения квантовой физики системы эффективнее «двоичных» в 3600 раз. Их можно применять где угодно: для поиска лекарств и препаратов, построения наиболее эффективных логистических цепей и каналов поставок, поиска новых способов моделирования финансовых данных, защиты облачных вычислений с помощью законов квантовой физики.
Квантовые компьютеры могут начать использовать в промышленности с 2030 года — Экономика и бизнес
ПЯТИГОРСК, 18 сентября. /ТАСС/. Квантовые компьютеры, исходя из данных дорожной карты, могут быть использованы в промышленности с 2030 года. Их производительность будет в тысячи и десятки тысяч раз выше обычных компьютеров, сообщил генеральный директор компании «Цифрум» (входит в состав ГК «Росатом») Борис Макевнин.
«Вообще дорожная карта с некой промышленной эксплуатацией квантового компьютера рассчитана до 2030 года. Это очень сложная история», — сказал Макевнин в пятницу на встрече с участниками очной смены форума «Машук», которая проходит с 15 по 20 сентября в Пятигорске.
По его словам, по текущей дорожной карте первые результаты по созданию квантовых компьютеров должны появиться в 2021-2022 годах.
«Гипотеза применения квантовых компьютеров заключается в том, что у них гораздо выше производительность, причем в тысячи и десятки тысяч раз. Не все задачи из области машинного обучения в принципе требуют такой высокой производительности, это в основном оптимизационные, расчетные задачи. Тем не менее такие задачи у нас в отрасли тоже есть», — отметил гендиректор «Цифрума».
Макевнин сообщил, что одна из проблем — это отсутствие аппаратного и программного обеспечения. «Нет ни программы, ни оболочки, которая могла бы загрузить эти кубиты [единицы обработки информации] этой программой. Есть, условно, физически лабораторно полученные объекты, которые позволяют заниматься вычислением, но нельзя их загрузить этими задачами. Поэтому то, что сейчас преимущественно коллеги из зарубежных компаний выкладывают в открытый доступ, это такие отчасти симуляционные истории», — добавил он.
Участники форума, в частности, спрашивали Макевнина о возможностях трудоустройства в компанию «Росатом», способах защиты информации, компетенциях бережливого производства, карьерных перспективах.
О квантовом компьютере
Проект Росатома по созданию 100-кубитного отечественного квантового компьютера рассчитан до 2024 года. Это одна из целей дорожной карты развития высокотехнологичной области «Квантовые вычисления».
Росатом и правительство летом 2019 года подписали соглашение о намерениях в целях развития в Российской Федерации высокотехнологичной области «Квантовые вычисления». За реализацию соглашения перед правительством Российской Федерации отвечает госкорпорация «Росатом», выполнение дорожной карты и мероприятий в ее составе планируется консорциумом ведущих российский организаций в сфере разработки квантовых технологий во главе с «Совместное предприятие «Квант» (100% дочерняя компания АО «Атомэнергопром»).
XI Северо-Кавказский молодежный форум «Машук-2020», который проходил с 10 по 26 августа в три основные смены, стал крупнейшим онлайн-форумом страны, принявшим почти 4 тысячи человек из большинства регионов России. Участники за три смены смогли трудоустроиться, получить гранты на реализацию своих проектов, пройти обширную образовательную программу. По итогам этих смен были отобраны 300 лучших участников. Они приехали на очную смену форума, которая проходит с 15 по 20 сентября. Тематика смены — роль молодежи в национальных проектах, цифровая трансформация как драйвер целей национального развития.
В Москве представили мощнейшие в мире квантовые компьютеры
Открытие, способное изменить жизнь человечества. Причем никто не знает, насколько. В Москве в научном сообществе заявлено о самом мощном в мире квантовом компьютере. Он в миллионы раз быстрее классических операционных систем. Наше первенство в этой области уже признано зарубежными конкурентами.
Это казалось фантастикой еще вчера — квантовые компьютеры, способные обогнать все существующие устройства. Они настолько мощные, что могут или открыть человечеству новые горизонты, или обрушить все системы безопасности, потому что смогут взломать их.
«Квантовый компьютер функционирующий, он гораздо страшнее атомный бомбы», — считает генеральный директор компании Acronis, сооснователь Российского квантового центра Сергей Белоусов.
В разработку вкладываются крупнейшие корпорации: Google, IBM, Microsoft, Alibaba. Но сегодня в центре внимания — Михаил Лукин, физик из Гарварда и один из основателей Российского квантового центра. Его команде удалось создать самый мощный на данный момент квантовый компьютер.
«Это одна из самых больших квантовых систем, которые были созданы. Мы входим в тот режим, где уже классические компьютеры не могут справится с вычислениями. Делаем маленькие открытия уже, увидели новые эффекты, которые не ожидались теоретически, которые мы сейчас можем, мы пытаемся понять, мы даже до конца их не понимаем», — рассказывает профессор Гарвардского университета, сооснователь Российского квантового центра Михаил Лукин.
Все — из-за мощности таких устройств. Расчеты, которые на сегодняшнем суперкомпьютере займут тысячи лет, квантовый может сделать в один миг.
Как это работает? В обычных компьютерах информация и вычисления — это биты. Каждый бит — либо ноль, либо единица. Но квантовые компьютеры основаны на кубитах, а они могут находиться в состоянии суперпозиции, когда каждый кубит — одновременно и ноль, и единица. И если для какого-нибудь расчета обычным компьютерам нужно, грубо говоря, выстроить последовательности, то квантовые вычисления происходят параллельно, в одно мгновение. В компьютере Михаила Лукина таких кубитов — 51.
«Во-первых, он сделал систему, в которой больше всего кубитов. На всякий случай. На данный момент, я думаю, это больше чем в два раза больше кубитов, чем у кого-либо другого. И он специально сделал 51 кубит, а не 49, потому что Google все время говорил, что сделает 49», — объясняет гендиректор компании Acronis, сооснователь Российского квантового центра Сергей Белоусов.
Создание самого мощного квантового компьютера пророчили ему. Джон Мартинес — руководитель крупнейшей в мире квантовой лаборатории корпорации Google. И свой 49-кубитный компьютер он планировал закончить только через несколько месяцев.
«22 кубита — это максимум, что мы смогли сделать, мы использовали все свое волшебство и профессионализм», — рассказывает он.
Мартинес и Лукин выступили на одной сцене — в Москве, на Четвертой международной квантовой конференции. Впрочем, соперниками ученые себя не считают.
«Неправильно думать об этом, как о гонке. Настоящая гонка у нас с природой. Потому что это действительно сложно — создать квантовый компьютер. И это просто захватывающе, что кому-то удалось создать систему с таким большим количеством кубитов», — говорит глава лаборатории «Квантовый искусственный интеллект» компании Google Джон Мартинес.
Но для чего нам понадобятся квантовые компьютеры? Даже сами их создатели не знают наверняка. С их помощью могут быть разработаны совершенно новые материалы, сотни открытий в физике и химии. Квантовые компьютеры — пожалуй, единственное, что может приоткрыть тайну человеческого мозга и искусственного интеллекта.
«Когда совершается научное открытие, его создатели не представляют всю мощь, которую оно принесет. Когда придуман был транзистор, то никто не представлял, что на этом транзисторе построятся компьютеры», — говорит директор Российского квантового центра Руслан Юнусов.
Один из первых компьютеров был создан в 40-х годах ХХ века и весил 27 тонн. Если сравнить с современными устройствами, то обычный смартфон по мощности — это как 20 000 таких машин. И это за 70 лет прогресса. Но если наступит эра квантовых компьютеров, уже наши потомки будут удивляться, как вообще пользоваться этим антиквариатом.
Новости от Принцип Компани Смоленск, всё о компьютерной технике от шеф-редактора
Планы IBM по разработке квантовых компьютеровИсследованиями и работами по созданию квантовых компьютеров занимаются почти все крупные производители полупроводников и исследовательские институты. В некоторых сферах квантовые компьютеры уже применяются.
Компания IBM представила свой первый квантовый компьютер ещё на CES 2019 и продолжает свои разработки квантового компьютера с 65 кубитами. Планируется и развитие, например, в этом году ожидается появление компьютера со 127 кубитами, а в следующем году уже с 433 кубитами. Работа квантового компьютера требует температуры близкой к абсолютному нулю, специальные сенсоры и проводники, чем и был обусловлен размер системы не больше нескольких десятков кубитов. Судя по тому, что компания готова показать более крупные версии, им удалось обойти некоторые технические ограничения.
Кроме прогресса в аппаратной части, не нужно забывать и о развитии сферы программной. Сейчас, компания IBM работает над специальными ядрами ОС, которые должны сделать разработку нового ПО для квантовых компьютеров более лёгкой. Новый софт должен ускорить разработку квантовых компьютеров. Квантовые компьютеры становятся быстрее и развивается экосистема в целом. Всё вместе должно сделать более простым введение квантовых компьютеров в коммерческую эксплуатацию.
Компания IBM видит 2023 год как год, в котором популярность квантовых компьютеров значительно увеличится. Новые квантовые модели, программная экосистема станут более доступными. Ожидается, что к этому времени квантовые компьютеры доберутся до отметки 1.121 кубитов.
IBM видит использование квантовых компьютеров в научной сфере, финансовых услугах, машинном обучении, оптимизации и других областях. К 2025 году, квантовые компьютеры уже станут полноценной частью повседневной жизни и для пользователей и для разработчиков. Не будет никакой разницы для запуска приложения на классическом или квантовом компьютере.
победитель получит всё: Экономика: Облгазета
На данной экспериментальной установке ведутся исследования взаимодействия отдельных атомов, и разрабатываются оригинальные схемы выполнения квантовых логических операций. Фото: Институт физики полупроводников им. А. В. Ржанова
Американская компания Intel фактически призналась в провале исследований в области создания квантового компьютера, отдав исследования в этой области на аутсорсинг. Фундаментальные разработки, проводимые российскими физиками и математиками, позволяют заявить о безусловном лидерстве нашей страны в этой сфере.
До недавнего времени ситуация с созданием квантового компьютера в основном сводилась к громким заявлениям, но надо признать, что на сегодняшний день прогресс в этом достигнут большой. Сложность создания этого типа компьютеров многие сравнивают с работами по созданию ядерного оружия, а потому государство поддерживает усилия учёных и конструкторов в этой области. Ведь ожидается, что квантовый компьютер сможет выполнять задачи, которые для обычного компьютера неразрешимы. Его создание приведёт к тому, что все существующие сегодня системы безопасности одномоментно устареют.
Отметим, что общемировая тенденция связана с развитием технологии сверхпроводников. Из последних достижений — успехи компании IBM, создавшей квантовый компьютер с 50 квантовыми битами. В открытое пользование американская компания предоставит более простую модель, в которой имеется только 20 квантовых битов. Но несмотря на то, что система полностью работоспособна, с практической точки зрения она мало полезна и в настоящее время является, скорее, игрушкой, с помощью которой можно проверить, как работают квантовые алгоритмы.
Для создания же «полезного» квантового компьютера необходимо разработать машину, в которой будет гораздо большее количество точно работающих квантовых систем. Полупроводники, на которых строят свои образцы Intel и IBM, способны на это с большими оговорками. А вот наши учёные, кроме полупроводников и сверхпроводников, сосредоточились на изучении физики холодных атомов.
Такую работу проводит «Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова» Сибирского отделения РАН. Там ведутся работы в области создания компьютера, который будет свободен от ограничений, накладываемых на полупроводники. Преодолеть барьер, который связан с точностью квантовых операций, учёные планируют в ближайшие несколько лет. Несмотря на то, что пока никому не удалось решить эту задачу, отсутствие прогресса связано, по большей части, с небольшим количеством в мире участников. Сказать, что многие пытались и не получилось — нельзя.
Руководитель группы разработчиков Илья Бетеров так комментирует ситуацию: «С точки зрения сегодняшнего дня мы отстаём: у нас нет того, что есть у IBM. Но наша физическая модель свободна от всех ограничений, существующих у конкурентов и присущих сверхпроводникам и сверхпроводящим системам. В частности, она способна к масштабированию. Мы используем холодные атомы. У нас есть экспериментальный стенд, в котором происходит лазерное охлаждение атомов до сверхнизких температур, близких к абсолютному нулю. В дальнейшем с помощью лазерного излучения мы изучаем возбуждение и взаимодействие атомов, но выполнять операции с ним пока ещё не можем. Если сделать прототип, работающий с 10 атомами, сделать его с 1000 атомами ненамного сложнее».
Вторым важным аспектом создания квантового компьютера является разработка математической модели его действий. Он коренным образом отличается от классических ЭВМ, так как в его основе лежит абстрактная алгебра математически адекватно описывающая квантовые процессы. Одно из ведущих мест в этой области принадлежит Уральскому государственному лесотехническому университету.
Ещё в конце 50-х годов прошлого века в Свердловском Лестехе начала формироваться авторитетная школа специалистов в области компьютерных технологий. Это было связано с тем, что на кафедре высшей математики работал Виктор Глушков — впоследствии академик и как его называли — «отец советской кибернетики». Его труды в области создания искусственного интеллекта были начаты именно в стенах уральского вуза. В последующем его пригласили в Москву для создания Института кибернетики Академии наук СССР. Но благодаря Виктору Глушкову в конце 60-х — начале 70-х годов прошлого века вычислительная база Лесотехнического института была лучшей на Урале.
Сегодня работами по математическому моделированию квантовой ЭВМ в Лестехе руководит доктор технических наук, профессор Валерий Лабунец. До этого он долгое время занимался исследованиями в лаборатории финской компании NOKIA. Читал лекции в Стенфордском университете (США) и Институте кибернетики (Германия). Его биографию можно также отметить большой работой по квантовым компьютерам, выполненную по заказу Российского фонда фундаментальных исследований.
Учёный во всех смыслах работает на том же месте, которое занимал Виктор Глушков ( в том же кабинете). Математическая модель уже разработана. Валерий Лабунец пояснил корреспонденту «ОГ»: «С помощью подобных алгоритмов можно осуществлять помехоустойчивую связь абонентов. Моя работа приятна тем, что не требует большой материально-технической базы. В её основе — чистая математика, программирование и моделирование. Мы проводим исследование с группой из нескольких талантливых магистрантов. Наша команда — самая сильная в Екатеринбурге. В принципе, можно сказать, что работа практически закончена и сейчас оформляется в монографию. Супербыстрые алгоритмы, созданные на основе квантовых эффектов, обрабатывают гигантские массивы данных, идущих со спутников дистанционного зондирования земли. Ранее вычислительные мощности не позволяли так быстро обрабатывать информацию, поступающую с разведывательных спутников. В этом направлении есть большой интерес».
Второй путь развития — защищённая передача данных. Квантовое кодирование позволяют со стопроцентной вероятностью защитить информацию от перехвата и взлома. Подобные системы уже созданы и действуют. Промышленное устройство, разработанное в России, обеспечивает с помощью системы квантового шифрования связь между банковскими центрами, расположенными в Цюрихе и Женеве (Швейцария).
Квантовые компьютеры: гонка производителей
23.07.2019 | Технологии
Это вторая статья о квантовых компьютерах. В первой было рассказано о физических принципах в основе квантовых вычислений и о трудностях, с которыми приходится сталкиваться разработчикам и производителям вычислительных устройств новейшего типа. Здесь речь пойдет о реальном «железе», работающем «под капотом» квантовых компьютеров, а также о тех, кто его разрабатывает.Скрывать нельзя рассказывать
Преимущества будущего универсального квантового компьютера заставляют всё новых и новых игроков включаться в гонку. Ведь лидер, сумевший в полной мере использовать явления микромира для вычислений, получит инструмент невиданной мощности, почет, славу и коммерческую выгоду, размер которой трудно представить.Однако всё вышесказанное не отменяет и такого соображения: изыскания в области квантовых вычислений чрезвычайно сложны, они находятся на пике научного прогресса, используют новейшие технологические инструменты, поэтому без коллаборации и сотрудничества институтов и лабораторий движение вперед затруднено.
В попытках увязать все три составляющие — необходимость сотрудничать, важность информирования сообщества о своей работе и стремление уберечь передовые разработки от глаз конкурентов — и существует сейчас вся отрасль разработчиков и производителей квантовых компьютеров.
Симуляция квантового запутывания и другие тонкие вопросы
Разработчики квантовых компьютеров сталкиваются с проблемами, которые в буквальном смысле являются вызовом всему научному сообществу. Например, для того, чтобы проверить правильность работы алгоритмов уже построенного квантового устройства, необходимо произвести их отладку, а для этого нужно построить компьютерную систему, сопоставимую по мощности и объему вычислений.Нет сложности в том, чтобы построить симуляцию одного или нескольких кубитов, но с добавлением каждого следующего кубита требования к традиционной компьютерной системе растут экспоненциально. Так, для эмуляции 10 кубитов необходимо всего 8 килобайт памяти, для 20 — 8 мегабайт, для 30 — 8 гигабайт, для 40 — 8 терабайт, для 50 — 8 петабайт.
Обработка всех этих состояний требует невиданных вычислительных мощностей: существующие традиционные суперкомпьютеры просчитывают один квантовый алгоритм в течение многих часов.
Существенная проблема, которая стоит перед разработчиками, — это время декогеренции. Сохранить квантовое состояние кубита и что-то сделать с ним в рамках алгоритма очень непросто: нужно успеть за десятки (иногда сотни) микросекунд. «Тонкая» природа чтения, записи и взаимодействий кубитов между собой влечет нарастающее количество ошибок при каждой операции.
21.06.2019 | Безопасность
Еще одна трудность — технология связывания, запутывания кубитов. Среднее количество кубитов, с которыми может быть запутан конкретный кубит, в современных схемах равняется шести, и, как правило, это исключительно соседние кубиты, а для полноценной реализации квантовых алгоритмов необходимо, чтобы каждый кубит мог быть связан с любым другим, и к тому же с их неограниченным количеством. Это вынуждает ученых и инженеров разрабатывать различные ухищрения — специальные схемы вычислений, чтобы каждая ветвь алгоритма использовала только ближайшие кубиты, или перезаписывать требуемые кубиты последовательно, по цепочке, «передвигая» к требуемому.Солнечный газ не для смешного голоса
Гелий — это очень легкий инертный газ, второй элемент периодической системы Менделеева. Свое название он получил благодаря ряду казусов и парадоксов. Helios — «солнце» по-гречески, а названием газа это слово стало потому, что элемент был впервые обнаружен при изучении спектра газов на солнце. Окончание «-ий» (англ. -um) традиционно присваивается металлам, и гелию оно досталось потому, что первоначально по ошибке этот элемент отнесли именно к металлам.Неискушенным в науке и технологиях людям гелий известен в основном благодаря его применению в развлекательной индустрии (им надувают воздушные шары), а также забавной особенности: при вдыхании этого газа у человека изменяется голос — становится высоким и очень смешным.
В статье о квантовых вычислениях рассказ о гелии, естественно, неслучаен: этот газ активно используется при создании систем охлаждения вычислительных устройств. Так как требования к изоляции кубитов от внешней среды очень высоки (любая, даже малейшая флуктуация внешних параметров может привести к непоправимому росту ошибок при вычислениях), то, как правило, разработчики помещают квантовые процессоры в среду, которая имеет температуру, близкую к абсолютному нулю. Гелий выступает хладагентом, инертность которого очень помогает при создании изолированных систем.
10.06.2019 | Блокчейн
Рост интереса, активная разработка и подключение к процессу всё новых игроков приводят к тому, что спрос на гелий растет. Однако ситуацию с поставками этого газа на мировом рынке безоблачной не назовешь. В 2019 году цены на гелий увеличились почти в два раза. Аналитики связывают это с вступлением в силу законодательного акта от 2013 года в США — главном потребителе и поставщике гелия. На рынке создается дефицит, связанный с запретом экспорта и распределением этого газа по квотам.Ситуация с ограничениями со стороны США не нова. Дефицит гелия, например, был одной из причин катастрофы «Гинденбурга» — знаменитого немецкого дирижабля. Создатели этого летательного аппарата не получили доступа к гелию (который также регулировался Соединенными Штатами согласно квотам) и вынуждены были использовать взрывоопасный водород.
Дело в том, что гелий, несмотря на то, что он является вторым по распространенности химическим элементом во Вселенной, на Земле имеется только в ограниченных количествах. Более того, запасы его конечны, а потери восполнить невозможно — в свободном состоянии этот легкий газ улетучивается и покидает атмосферу планеты. Получение гелия промышленным способом требует довольно серьезных технологических систем: газ образуется при альфа-распаде радиоактивных веществ, таких как уран и торий, и как сопутствующий газ — при добыче природного газа.
Гелий важен не только для развлекательной отрасли и квантовых компьютеров. Этот газ — важный элемент в таких областях применения, как магнитно-резонансная томография, производство микросхем, изготовление анализаторов взрывчатых веществ для аэропортов. Он также используется в ускорителях заряженных частиц и для обнаружения утечек трубопроводов.
К счастью, сейчас поставки гелия могут быть восполнены — крупнейшие поставщики этого газа находятся в Катаре (месторождение Рас-Лаффан), Алжире (Хасси-Рмель), России (Оренбургское и, в скором времени, Амурское месторождение).
Отжиг и вентили
Одна из самых известных компаний-разработчиков, без сомнения, D-Wave. Наверное, у большинства читателей при любом упоминании квантового компьютера возникают в памяти изображения футуристических шкафов с логотипом этой фирмы, часто появляющейся в новостях.Канадский производитель обласкан вниманием журналистов, регулярно получает финансирование от спонсоров и, более того, успешно продает свои квантовые компьютеры, работающие на немыслимом количестве кубитов: нынешнее поколение вычислительных устройств от D-Wave использует 2048 кубитов, а скоро появятся компьютеры с 5000 кубитов.
Однако разработки этой фирмы, кроме хвалебных отзывов в прессе, встречают и немало критики. Часто говорят о том, что область применения квантовых компьютеров от D-Wave чрезвычайно узка: они предназначены только для работы с одним видом алгоритмов — со скоростным поиском и нахождением локального минимума.
Технология, с помощью которой работают компьютеры от D-Wave, называется «квантовый отжиг» (quantum annealing). Она создана при изучении кристаллизации материалов — например, металлов при отжиге, когда при постепенном остывании атомы вещества занимают пространственное положение с наименьшими затратами энергии. Вычисления, которые происходят в компьютерах D-Wave, похожи на подобные процессы, и поэтому они получили такое название — отжиг.
01.05.2019 | Искусственный Интеллект
Разработчики других компаний и сообществ (по крайней мере, большая их часть) пытаются создать универсальные квантовые компьютеры, работающие в широком диапазоне алгоритмов. Для этого они используют более традиционную архитектуру — логические вентили (gates). Такие структуры реализуются при помощи связывания (запутывания) нескольких кубитов.Критики квантовых компьютеров D-Wave говорят еще о следующем: решения, которые предлагает компания, могут быть реализованы при помощи обычных, стандартных компьютеров, и выигрыш квантовых вычислителей отнюдь не так очевиден в этом случае.
Тем не менее негативные отзывы не мешают компании D-Wave развивать направление квантового отжига, увеличивать мощность своих компьютеров и продавать их. Так, среди покупателей этих вычислительных устройств замечены такие гиганты, как Google, NASA, Lockheed Martin и национальная лаборатория Лос-Аламоса.
Прощай, биты — привет, кванты
12.08.2019 | Инновации
Один из самых серьезных игроков на рынке квантовых вычислений — без сомнения, IBM. Эта компания, получившая известность как один из столпов традиционных компьютерных вычислений (современные компьютеры во многом до сих пор используют архитектуру, разработанную IBM), видимо, переориентировалась на квантовые компьютеры. Одна из примет этого процесса — продажа части «традиционного» бизнеса китайской компании Lenovo.Совсем недавно компания представила публике свой первый коммерческий квантовый компьютер под названием IBM Q System One. Он работает на 20 кубитах, имеет мощную криогенную установку, оптимизирован для операций обслуживания и подключения к облаку, у него красивый технологичный футуристический дизайн, спроектированный ведущими ателье.
Google — другой технологический гигант, принимающий активное участие в гонке. В 2018 году им был представлен собственный квантовый процессор под названием Bristlecone, в котором работает массив из 72 кубитов.
Intel не желает отставать от ведущих разработчиков и наряду с производством традиционных компьютерных чипов выпустила тестовый квантовый чип на 49 кубитов под названием Tangle Lake.
Калифорнийская компания Rigetti — это производитель, сосредоточенный исключительно на квантовых компьютерах. Уже созданы процессоры, работающие с использованием 8 и 19 кубитов, а в ближайших планах — 128-кубитовое устройство. Компания предоставляет Quantum Cloud Services — платформу для гибридных облачных вычислений, квантовых и традиционных.
IonQ — эта компания строит квантовые компьютеры с использованием заряженных ионов в вакууме: лазерные лучи управляют ионами, которые удерживаются магнитными ловушками. На данный момент известно о создании устройства, использующего 11 кубитов в комплексных алгоритмах и 79 кубитов в схемах с одинарными логическими вентилями.
Это далеко не все производители и разработчики квантовых компьютеров, для полного перечня просто не хватит места. Тем более что существуют специальные ресурсы, исследующие именно эту тему.
Кроме компаний, непосредственно создающих «железо», есть немало групп разработчиков, занятых не менее важным делом — изысканиями в квантовой механике, алгоритмах, программном обеспечении, в поисках наиболее подходящих сфер применения для квантовых компьютеров, в создании технологических решений. Всё это сообщество бурно развивается и приближает «светлое квантовое будущее»… или конец света?
Выживет ли биткоин после квантового апокалипсиса?
Самый острый вопрос в контексте пересечения квантовых вычислений и блокчейн-технологий, несомненно, такой: «Как скоро рухнет биткоин после создания полноценного квантового вычислителя, взламывающего RSA как академик школьные уравнения?»Ответ BNT: не надо волноваться — этого, скорее всего, никогда не случится. Во-первых, перед создателями квантовых компьютеров сейчас стоит огромный комплекс проблем, которые к тому же растут подобно лавине с добавлением каждого нового десятка кубитов в процессоры. Полноценного устройства с минимум 256 (столько кубитов нужно для быстрого взлома RSA) честными, управляемыми, стойкими к ошибкам и с допустимой декогеренцией кубитами пока не предвидится.
04.02.2019 | Безопасность
Если же все-таки такой компьютер появится, у системы биткоина есть средства борьбы с этой проблемой. Например, автоматическое увеличение сложности или внедрение более сложного алгоритма шифрования.Можно предположить, что в любом случае, если вдруг сверхмощный квантовый компьютер окажется в руках злодея, который решит вскрывать существующие системы шифрования одну за другой, то надежность и безопасность биткоина отойдут на третий план — у всего человечества возникнут более глобальные и серьезные проблемы.
Иллюстрация: Engadget Нашли ошибку в тексте? Выделите ее, и нажмите CTRL+ENTER
Еще кое-что важное
Этот квантовый настольный компьютер может стать вашим всего за 5000 долларов
Теперь вы можете иметь квантовый компьютер у себя дома.
Head SpinQ
Стартап под названием SpinQ из Шэньчжэня, Китай, представил квантовый компьютер, который можно разместить на столе, и он стоит менее 5000 долларов, как сообщает журнал Discover Magazine .
Это лишь малая часть стоимости мощных квантовых компьютеров, которые были до него, включая первую коммерчески доступную квантовую компьютерную систему D-Wave, которая на момент поступления в продажу в 2011 году стоила около 10 миллионов долларов.Это может быть признаком того, что мир квантовых вычислений грядет, или может оказаться непрактичным тупиком для богатых любителей.
Qubit Qunundrum
По данным Discover , здоровенный настольный компьютер весом 121 фунт представляет собой уменьшенную версию квантовых компьютеров, используемых в исследовательских учреждениях и университетах. Он может обрабатывать всего два кубита, базовую единицу квантовой информации, которая эквивалентна единицам и нулям или битам, используемым в обычном компьютере.
Несмотря на упрощенный подход, компьютер SpinQ все еще может выполнять некоторые базовые квантовые вычисления после подключения к обычному компьютеру, говорит компания, например, позволяя ему гораздо быстрее искать в базах данных.
Magnetic Personality
Компьютер SpinQ основан на ядерном магнитном резонансе, процессе захвата молекул в мощные магнитные поля и воздействия на них радиочастотных импульсов для изменения спинового состояния их отдельных атомов.
Каждый импульс дает атомам новое состояние, согласно Discover , грубый эквивалент перехода от нуля к единице или наоборот в обычном компьютере. Эти изменения спина могут затем изменить спин других соседних атомов, что позволяет моделировать математические операции.
Вместо того, чтобы использовать переохлажденные сверхпроводящие магниты, SpinQ использует постоянные магниты, которые по-прежнему могут создавать мощные магнитные поля.
Такой подход к квантовым вычислениям существует по крайней мере с 1990-х годов, согласно Discover , когда он использовался в медицинских изображениях.Однако он имеет свои ограничения и никогда не сможет сравниться по вычислительной мощности с гораздо более крупными квантовыми компьютерами.
ПРОЧИТАЙТЕ БОЛЬШЕ: Настольный квантовый компьютер всего за 5000 долларов [ Discover Magazine ]
Подробнее о квантовых компьютерах: Исследователи достигли первой «устойчивой» квантовой телепортации на большие расстояния
Будучи читателями футуризма, мы приглашаем вас присоединиться к Singularity Global Community, форуму нашей материнской компании для обсуждения футуристической науки и технологий с единомышленниками со всего мира.Присоединяйтесь бесплатно, зарегистрируйтесь сейчас!
D-Wave теперь поставляет свой новый 10-футовый квантовый компьютер
за 15 миллионов долларовКвантовые вычисления — это очень сложная предметная область информатики, которая однажды может радикально изменить способ работы наших компьютеров. В авангарде этой области стоит канадская компания D-Wave, которая в прошлом году создала самый большой в мире чип квантовых вычислений с более чем 2000 кубитами (квантовыми битами) для выполнения вычислений. Теперь этот чип наконец-то поставляется в виде квантового компьютера D-Wave 2000Q высотой 10 футов и стоимостью 15 миллионов долларов, который является преемником более раннего 1000Q компании, в котором было только половину количества кубитов.
Большую часть массивной конструкции занимают криогенные холодильники
Сам по себе чип размером примерно с миниатюру, большая часть массивной структуры размером 700 футов 3 занята криогенными холодильниками и экранированием, чтобы создать надлежащую среду для правильного функционирования квантового компьютера без постороннего вмешательства. В частности, температура самого чипа поддерживается на уровне 15 милликельвинов, или -459,6 градусов по Фаренгейту, благодаря использованию системы охлаждения с жидким гелием.
Первым покупателем 2000Q является фирма по кибербезопасности под названием Temporal Defense Systems, очевидно реальная компания, которая не является злодеем Star Trek: Voyager , который намеревается использовать ее для решения проблем кибербезопасности. Для тех, у кого нет столь футуристического названия компании (или 15 миллионов долларов, которые можно потратить на новый компьютер), можно будет получить доступ к 2000Q онлайн через службу подписки.
D-Wave 2000Q выполняет вычисления с помощью неоднозначного процесса, известного как «квантовый отжиг», который отображает проблему в виде топографической карты.Однако противники этого метода утверждают, что он работает не быстрее, чем обычный компьютер для решения проблем, и что результаты D-Wave искажены, что, возможно, стоит рассмотреть перед покупкой. Для получения дополнительной информации я направлю вас к превосходному отчету моего коллеги Джеймса Винсента за прошлый год, в котором подробно описаны дебаты, когда D-Wave анонсировала чип.
Цены на Amazon Braket — Amazon Web Services
Amazon Braket предоставляет вам на выбор три имитатора квантовых схем на основе вентилей для запуска и тестирования квантовых алгоритмов.К ним относятся: 1 / локальный симулятор, включенный в SDK Amazon Braket, 2 / управляемый симулятор Amazon Braket SV1 и 3 / управляемый симулятор Amazon Braket TN1. Локальный симулятор и SV1 являются симуляторами квантовых схем общего назначения, тогда как TN1 подходит только для определенных типов квантовых схем.
Локальный симулятор в SDK Amazon Braket предоставляется бесплатно и может работать на вашем портативном компьютере или в управляемом Amazon Braket портативном компьютере на выбранном вами типе инстанса.Локальный симулятор подходит для запуска малых и средних симуляций (обычно до 25 кубитов — квантовых битов). Вы можете использовать его для быстрого прототипирования, а также для отладки или тестирования небольшого экземпляра вашей схемы перед запуском на высокопроизводительных управляемых симуляторах и квантовых компьютерах.
Amazon Braket SV1 simulator — это полностью управляемый имитатор вектора состояния для квантовых схем. Имитатор вектора состояния берет полную волновую функцию квантового состояния и применяет операции схемы для вычисления результата.SV1 автоматически масштабирует вычислительные ресурсы AWS для обеспечения высокой производительности для тестирования и выполнения ваших квантовых алгоритмов. Он поддерживает моделирование размером до 34 кубитов. Например, после того, как вы разработали и отладили свой квантовый алгоритм в SDK Amazon Braket с помощью локального симулятора, вы можете протестировать и оптимизировать его производительность с помощью SV1.
Amazon Braket TN1 simulator — это управляемый высокопроизводительный симулятор тензорной сети, который используется для структурированных квантовых схем.Симулятор тензорной сети кодирует квантовые схемы в структурированный граф, чтобы найти лучший способ вычислить результат схемы. TN1 может моделировать определенные типы квантовых схем размером до 50 кубитов. Например, вы можете использовать TN1 для моделирования схемы из 45 кубитов для проверки вашего квантового алгоритма в более крупном масштабе.
Стоимость использования управляемых симуляторов Amazon Braket зависит от продолжительности каждой задачи симуляции. Вам выставляется счет по поминутной ставке с шагом в одну миллисекунду за время, необходимое для выполнения симуляции.При использовании любого управляемого симулятора вам выставляется счет как минимум за 3 секунды за симуляцию.
Плата за симулятор Amazon Braket SV1 составляет 0,075 доллара США за минуту.
Плата за симулятор Amazon Braket TN1 составляет 0,275 доллара США за минуту.
Amazon Braket является частью уровня бесплатного пользования AWS. Когда вы начинаете использовать управляемые симуляторы Amazon Braket, уровень бесплатного пользования AWS предоставляет вам один час симуляции, за который вы не будете платить.Это относится ко времени симуляции на SV1, TN1 или их комбинации. После использования одного часа бесплатного пользования вы оплачиваете указанные выше стандартные ставки за любое дополнительное время.
IBM продаст универсальный квантовый компьютер на 50 кубитов «в ближайшие несколько лет»
Чип с пятью кубитами находится прямо в нижней части этого холодильника с многоступенчатым разбавлением.Обычно это прикрыто, поэтому ничего не видно.
Конни Чжоу для IBM
Чип IBM с пятью кубитами, вблизи.
IBM
Лаборатория IBM Q в штаб-квартире IBM Research (Исследовательский центр TJ Watson) в северной части штата Нью-Йорк.Выглядит намного лучше, чем когда я был там …
Конни Чжоу для IBM
Я выгляжу молодо и изумленно рядом с холодильной установкой для разбавления.К сожалению, со стороны они не выглядят очень захватывающими; все закрыто, чтобы защитить его от окружающей среды. Сравните с первым изображением в этой галерее.
Себастьян Энтони
Изображение, показывающее новое программное обеспечение IBM Quantum Experience.
Конни Чжоу для IBM
IBM будет строить и продавать коммерческие универсальные квантовые компьютеры на 50 кубитов, получившие название IBM Q, «в ближайшие несколько лет». Пока нет информации о ценах, но я не ожидал бы больших изменений от 15 миллионов долларов — стоимости неуниверсального квантового компьютера D-Wave.
Из других новостей, IBM также открыла API (пример кода, доступный на Github), который дает разработчикам более легкий доступ к пятикубитному квантовому компьютеру, который в настоящее время подключен к облаку IBM. Позже в этом году IBM выпустит полный SDK, который еще больше упростит процесс создания квантового программного обеспечения.
На самом деле вы не можете выполнять много полезных вычислений с пятью кубитами, заметьте, но, к счастью, у IBM также есть новости: квантовый симулятор компании теперь может моделировать до 20 кубитов.Идея состоит в том, что разработчики должны начать думать о потенциальных квантовых сценариях с 20 кубитами сейчас, чтобы они были готовы к развертыванию, когда IBM построит реальное оборудование.
Говоря об аппаратном обеспечении, похоже, что IBM несколько ускорила свою универсальную дорожную карту квантовых вычислений. В мае прошлого года IBM заявила, что хотела бы построить компьютер на 50 кубитов «в следующем десятилетии». Теперь мы подошли к «следующим нескольким годам».
IBM также немного уточнила свою дорожную карту квантовых вычислений, предоставив некоторые рекомендации о том, как она на самом деле построит универсальный 50-кубитный компьютер:
План IBM по масштабированию до практических квантовых компьютеров основан на целостном подходе к развитию всех частей системы.IBM будет использовать свой глубокий опыт в области сверхпроводящих кубитов, сложной высокопроизводительной системной интеграции и масштабируемых процессов нанопроизводства из полупроводниковой промышленности, чтобы способствовать развитию квантово-механических возможностей.
Однако, несмотря на агрессивный план действий, нет никаких доказательств того, что какое-либо масштабирование действительно имело место. Вспомните оригинальную публикацию, в которой участвовало девять вычислительных кубитов и всего 1000 кубитов. Теперь IBM хочет, чтобы их квантовый компьютер был полностью взаимосвязан, поэтому для 50 вычислительных кубитов требуется 1225 подключений.Кажется, что для управления каждой связью требуется 48 кубитов, то есть 58 800 кубитов. Это большой скачок для 1000 кубитов на доске.
РекламаПо сравнению с D-Wave, которая также производит платы с примерно 1000 кубитами, они всегда заканчиваются одним или двумя нефункциональными кубитами. В этом случае наиболее вероятно, что нефункциональный кубит будет находиться в соединении между двумя вычислительными кубитами, делая не один, а два узла бесполезными.
Мы будем намного увереннее в масштабировании IBM, когда увидим настоящие статьи с растущим числом вычислительных кубитов.
За исключением D-Wave, IBM не имеет большой конкуренции в области квантовых вычислений — и, как мы объясняли ранее, обе компании, похоже, подходят к квантовым вычислениям совершенно по-разному. IBM нацелена на создание настоящего универсального квантового компьютера, который можно использовать для решения любого квантового алгоритма под солнцем. D-Wave, похоже, больше ориентирован на увеличение количества кубитов и обеспечение простой интеграции своей системы с классическими компьютерами, но не на обеспечение того, чтобы его кубиты составляли на самом деле кубитов.
Это холодильник для разбавления BlueFors, используемый IBM, но без всех проводов и прочего.
BlueFors
Еще один кулер BlueFors.
BlueFors
Горизонтальный вариант.
BlueFors
Себастьян Энтони
Хотя до точных цен, доступности и технических характеристик еще далеко, можно с уверенностью предположить, что квантовые компьютеры IBM будут примерно такими же, как D-Wave (~ 15 миллионов долларов) или, возможно, немного дороже. . Обе системы, по сути, одно и то же: причудливый чип внутри коробки, в которой находится холодильник с многоступенчатым разбавлением от такой компании, как BlueFors.
Холодильникам с разбавлением требуется около 24 часов для охлаждения, но затем они могут поддерживать чип на уровне, близком к абсолютному нулю (~ 5 мК, -273.145 ° C) — необходимое условие для современных чипов квантовых вычислений — почти бесконечно.
И, наконец, случайный факт: на фотографии справа я стою на лестнице рядом с одним из холодильников разбавления IBM в штаб-квартире IBM Research в северной части штата Нью-Йорк еще в 2013 году.
Дополнительная отчетность Криса Ли
Знаете ли вы, что теперь у Ars Technica есть еженедельный информационный бюллетень? Он содержит все главные новости недели, а также информацию о предстоящих встречах и других мероприятиях.Войти Сейчас.
Изображение объявления IBM
Последние достижения в области квантовых вычислений: 10 футов в высоту, 2000 кубитов, цена 15 миллионов долларов
D-Wave утверждает, что скорость новой системы на 2000 кубитов открывает возможные производственные приложения в области оптимизации, кибербезопасности, машинного обучения и выборки.
Изображение: Барб Брюс / D-WaveПроизводитель квантовых компьютеров D-Wave Systems выпустила новый квантовый процессор 2000Q, который имеет вдвое больше кубитов, чем его предыдущая система 1000Q.
2000Q — четвертая система квантового компьютера канадской компании, предназначенная для решения определенных задач оптимизации с помощью процесса, называемого квантовым отжигом.
Квантовые компьютеры отличаются от обычных компьютеров тем, что квантовые биты или кубиты могут достигать суперпозиции или состояния, которое одновременно равно 1 и 0, что увеличивает способность квантового процессора (QPU) решать проблемы.
«Вычисление выполняется путем инициализации QPU в основное состояние известной проблемы и отжига системы в направлении решаемой проблемы, чтобы она оставалась в состоянии низкой энергии на протяжении всего процесса.В конце вычислений каждый кубит имеет значение 0 или 1. Это конечное состояние является оптимальным или почти оптимальным решением проблемы, которую нужно решить », — объясняет D-Wave.
D-Wave говорит, что новое Более быстрое время обработки системы на 2000 кубитов открывает возможности ее использования для производственных приложений в области оптимизации, кибербезопасности, машинного обучения и выборки.
Система работает при менее чем 15 милликельвинах, что позволяет чипу отображать квантово-механические эффекты.Каждый блок имеет до 2048 кубитов и 5600 соединителей, которые соединяют каждый кубит. По данным D-Wave, устройство потребляет всего 25 кВт энергии. Кроме того, новый отжиг в 2000Q может ускорить решение проблем.
Как отмечает Nature, некоторые ученые жаждут большего количества связей между кубитами, которые в настоящее время ограничены тем, что один кубит взаимодействует с шестью другими в процессоре. Чем больше подключений, тем проще будет использовать D-Wave для решения проблем. Между тем новый отжиг предлагает больший контроль над тем, когда различные группы кубитов проходят отжиг.
D-Wave также объявила о компании Temporal Defense Systems, занимающейся кибербезопасностью, в качестве первого заказчика, который приобрел свой компьютер 2000Q. Он будет использоваться для решения проблем безопасности, включая безопасную связь, внутренние угрозы, а также выявление злоумышленников и моделей атак.
«Эта технология обеспечит возможность идентификации, авторизации и аутентификации на уровне отдельных устройств по всей сети», — сказал Джеймс Баррелл, технический директор TDS.
«Внедрение алгоритмов постквантовой криптографии и способность решать сложные вычислительные задачи, достижимые только с использованием платформ квантовых вычислений, помогут повысить безопасность постоянно меняющихся операционных сетей».
Среди других клиентов D-Wave — Google, Lockheed Martin, NASA Ames и Лос-Аламосская национальная лаборатория.
10-футовый 2000Q, который, по словам D-Wave, стоит 15 миллионов долларов, будет доставлен клиентам в этом квартале, а также доступен онлайн по подписке.
Подробнее о квантовых вычислениях
В продажу поступила D-Wave 2000Q
D-Wave подписала первого покупателя на свой квантовый компьютер высокого класса после того, как технология поступила в широкую продажу.
Фирма, занимающаяся кибербезопасностью, Temporal Defense Systems купила D-Wave 2000Q — первый квантовый компьютер фирмы на 2000 квантовых битов (кубитов) — и, хотя цена, которую он заплатил, не разглашается, компьютер оценивается в 15 миллионов долларов.
Эта система является продолжением системы D-Wave 2X на 1000 кубитов, выпущенной в августе 2015 года.
Переход с 1000 кубитов на 2000 позволит исследователям справляться с большими объемами данных и решать более сложные задачи. Согласно D-Wave, Quantum 2000Q способен превзойти «классические серверы» в 1–10 000 раз.
Хотя широко известно, что системы D-Wave используют квантовые вычисления для вычислений, неясно, сможет ли эта технология когда-либо решать реальные проблемы.В настоящее время системы D-Wave подходят только для решения так называемых задач оптимизации.
Компания, базирующаяся в Британской Колумбии, Канада, была основана в 1999 году и является первой в мире компанией по продаже квантовых компьютеров. 128-кубитный D-Wave One, выпущенный в мае 2011 года, был первым в мире коммерчески доступным квантовым компьютером. В мае 2013 года его 512-кубитная система D-Wave Two была использована в совместном исследовательском проекте, проводимом НАСА, Google и Ассоциацией космических исследований университетов.
Затем, в декабре 2015 года, Google объявил, что система превзошла по производительности традиционный настольный компьютер в 108 раз. Или, другими словами, это было в сто миллионов раз быстрее. «На то, что D-Wave делает за секунду, обычному компьютеру потребуется 10 000 лет, — сказал тогда Хартмут Неван, технический директор Google.
Обычные компьютеры кодируют данные в двоичном коде, состоящем из нулей и единиц и известном как «биты». Квантовый компьютер использует субатомные частицы, известные как квантовые биты, состоящие из нулей, единиц и их комбинации, известной как «суперпозиция».Если три бита могут представлять любое из восьми значений, три кубита могут представлять все восемь значений одновременно. Теоретически это позволяет квантовым компьютерам работать намного быстрее, чем обычные компьютеры.
В соответствии с привычкой D-Wave удваивать производительность каждые два года, компания может выпустить квантовый компьютер на 4000 кубитов в 2019 году.
Самый производительный квантовый компьютер в мире уже здесь
Наша команда ученых, инженеров и техников создала самый производительный квантовый компьютер из доступных на сегодняшний день.
При квантовом объеме 64 квантовый компьютер Honeywell вдвое мощнее, чем следующая альтернатива в отрасли. Это означает, что мы ближе к отраслям, использующим наши решения для решения вычислительных задач, которые невозможно решить с помощью традиционных компьютеров.
«Что делает наши квантовые компьютеры такими мощными, так это кубиты высочайшего качества с наименьшим количеством ошибок. Это комбинация использования идентичных, полностью связанных кубитов и точного контроля », — сказал Тони Аттли, президент Honeywell Quantum Solutions.
Чтобы представить себе, как выглядит квантовый компьютер, давайте вернемся во времени.
«Представьте, что вы думаете о компьютерах 60-летней давности, которые выглядели бы так, будто они занимают всю комнату и у них везде проложены провода», — сказал Тони. «Мы вернулись туда».
Во-первых, это камера сверхвысокого вакуума. Это сфера из нержавеющей стали, размером с баскетбольный мяч, с порталами, пропускающими лазерный свет, и из которой откачан воздух, так что в вакууме в пять раз меньше частиц, чем в космосе.Камера криогенно охлаждается жидким гелием, чтобы довести температуру чипа ионной ловушки до 10 градусов выше абсолютного нуля (приблизительно отрицательные 441 градус по Фаренгейту, что ниже температуры поверхности Плутона).
Внутри камеры электрические поля поднимают отдельные атомы на 0,1 мм над ионной ловушкой, кремниевым кристаллом, покрытым золотом размером примерно с четверть. Ученые направляют лазер на эти положительно заряженные атомы для выполнения квантовых операций.
«В контексте того, насколько мал атом, если вы сложите ладонями сферу, вы получите около триллиона триллионов атомов», — сказал Тони.
Между тем, есть много оборудования для управления квантовым компьютером. Системы управления необходимы для точного управления сотнями независимых электрических сигналов, необходимых для перемещения ионов (кубитов) в запутанном танце, используемом для алгоритмов квантовой информации. Поскольку все операции выполняются с помощью лазеров, множество оптических элементов выравнивается по оптическим таблицам, каждая из которых предназначена для правильного цвета света. Вся эта инфраструктура занимает примерно два больших оптических стола (примерно 5 футов в ширину и 20 футов в длину), что является значительным пространством, так как настоящая вычислительная мощность обеспечивается несколькими атомами, парящими над поверхностью ловушки.
Квантовые компьютеры используют свою мощь, имея возможность исследовать множество потенциальных результатов одновременно.
Вот где вступает в игру квантовая физика.
Традиционные вычислительные биты находятся в состоянии «0» или «1».
С другой стороны, квантовые биты, называемые кубитами, могут находиться в обоих состояниях одновременно, это свойство называется суперпозицией.
«Это означает, что когда эти кубиты взаимодействуют друг с другом в процессе вычислений, вы получаете то, что я называю квантовой сверхдержавой», — сказал Тони.«Вы получаете экспоненциальное увеличение количества значений, которые можно рассматривать одновременно».
Практически это означает, что определенные вычисления, которые никогда не могут быть выполнены даже на самом высокопроизводительном суперкомпьютере, однажды будут вычислены на квантовом компьютере. Один из примеров — лучший способ роботов в распределительном центре для повышения скорости выбора товаров и упаковки заказов (лучший ответ не могут найти даже суперкомпьютеры!).
Эти вычисления обрабатываются с помощью алгоритмов, разработанных специально для квантовых компьютеров.Эти алгоритмы похожи на классические алгоритмы из информатики, но также используют комбинацию знаний физики и математики. В экосистеме кванта есть ряд экспертов по квантовым алгоритмам, которые специализируются на «преобразовании» реальных проблем в алгоритмы квантового стандарта. Honeywell Ventures инвестировала средства и стала партнером двух компаний, которые этим занимаются: Zapata Computing и Cambridge Quantum Computing.
Когда Honeywell приступила к созданию квантового компьютера, мы сделали приоритетом создание кубитов высочайшего качества, сосредоточившись на устранении ошибок, присутствующих в системе, на меньшем количестве кубитов, а затем работали над увеличением количества кубитов.Достигнув таких низких ошибок в наших квантовых операциях, с каждым новым кубитом, который мы добавляем в машину, квантовый объем увеличивается.
Это увеличивает возможности квантовых вычислений, которые мы сможем предоставить нашим клиентам.
Благодаря партнерству с Microsoft Azure Quantum, мы сможем предлагать организациям доступ к нашему квантовому компьютеру как напрямую через наш интерфейс, так и через портал Azure Quantum.
«В конечном счете, обещание квантовых вычислений состоит в том, что вместо того, чтобы приближаться, вы получаете точность, — сказал Тони.«Вы можете смотреть на все эти различные взаимодействия в одно и то же время, чтобы найти оптимальное решение».
.