Квантовите изчисления се подготвят за първите си реални приложения

Инженерите говорят за квантовите изчисления - способността да се правят изчисления на битове, които показват квантово заплитане и по този начин могат да бъдат включени и изключени едновременно - в продължение на десетилетия. През последните години това обещание се доближи до реалността в резултат на разработването на системи за квантово отгряване като тези, произведени от D-Wave, квантовите процесори с общо предназначение, които се разработват от компании като IBM и Intel, и се опитва да създаде ново програмиране езици, предназначени за квантови изчисления.

На CES по-рано този месец Intel обяви, че има система с 49 кубита - или бита, съществуващи в квантово състояние - в партньорство с базираната в Холандия Qutech. Тази нова система, наречена Tangle Lake, е голяма стъпка от само преди два месеца, когато компанията обяви 17-кубитна система.

Но ми беше по-интересно да видя как IBM показва нейния напредък в квантовите изчисления, тъй като компанията наскоро обяви 50-кубитна система и може би по-важното е, че има някои общи квантови изчислителни устройства, които клиентите й реално могат да използват.

По време на изложението Джеф Уелсър, вицепрезидент и директор на лабораторията на IBM Research Lab в Алмаден (близо до Сан Хосе), представи квантовия компютър и описа основната система. Самият компютър е сравнително малък, но охлаждащите системи, необходими за работата му, са огромни; всъщност се нуждае от стая, пълна с охладителни агрегати, с вакуумни помпи и хладилници с течен хелий, за да се намали температурата до 10 до 15 милиликалвини, което е по-студено от дори космическото пространство (което е средно около 3 келвина).

Това, което всъщност е достъпно за разработчиците и изследователите в момента, е 16-кубитна версия на машината, която е достъпна чрез уебсайт, както и 20-кубитна версия, която могат да използват конкретни клиенти, включително партньори като JSR и Hitachi Metals. Тези системи всъщност се помещават в изследователската база на IBM в Yorktown Heights, NY. Очаква се 50-кубитната версия да бъде достъпна за партньорите по-късно тази година.

Важен е не само броят на кубитите, каза Уелсър, но и колко време системата е в "съгласуваност", за да генерира резултати. На практика, каза той, вие правите едни и същи изчисления многократно и средните резултати. Комбинацията от броя на кубитите, броя на едновременните заплитания и степента на грешки създава „квантовия обем“, който е наистина важен за решаване на проблеми.

Уелсър каза, че вярва, че с 50-100 кубитна система потребителите ще могат да правят неща, които не са възможни с конвенционалните компютри.

Уелсър каза, че първото реално приложение вероятно ще бъде анализ на материалите, използвайки квантова химия, и по-специално симулирането на различни видове полимери и нови сплави. Това е така, защото можете да симулирате тегло, сила и други свойства, което преди беше усилие, което включваше много опити и грешки.

Други възможни приложения за системи с ограничен брой кубити включват задълбочено обучение, тъй като коригирането на грешки не е толкова важно.

Често чувате за това как квантовите изчисления могат да нарушат много от днешните алгоритми за криптиране. Уелсър признава, че това може да е така, но каза, че за това ще ви трябва система от милион кубит, което означава, че това няма да бъде истински проблем в продължение на много години. (Междувременно много организации работят върху внедряването на алгоритми, които няма да бъдат засегнати; надеждата е, че тези нови алгоритми ще бъдат въведени, преди да бъдат готови квантовите компютри.)

Квантовите изчисления не са онзи вид, който ще засегне повечето организации от години, но презентацията предложи интересен поглед върху някои конкретни приложения, които скоро ще бъдат възможни, както и възможно бъдеще за по-общи изчисления.

Ето един плакат, който обяснява как работи пълната система.