คอมพิวเตอร์ควอนตัมพร้อมสำหรับการใช้งานจริงครั้งแรก

วิศวกรได้พูดถึงการคำนวณควอนตัม - ความสามารถในการคำนวณบนบิตที่แสดงความยุ่งเหยิงควอนตัมและอาจเปิดและปิดในเวลาเดียวกัน - มานานหลายทศวรรษ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาสัญญาดังกล่าวได้เข้าใกล้ความเป็นจริงมากขึ้นเนื่องจากการพัฒนาระบบการหลอมควอนตัมเช่นที่ผลิตโดย D-Wave ซึ่งเป็นตัวประมวลผลควอนตัมวัตถุประสงค์ทั่วไปที่พัฒนาโดย บริษัท เช่น IBM และ Intel และพยายามสร้างโปรแกรมใหม่ ภาษาที่ออกแบบมาสำหรับการคำนวณควอนตัม

ในงาน CES เมื่อต้นเดือนที่ผ่านมา Intel ประกาศว่ามีระบบที่ 49 qubits หรือบิตที่มีอยู่ในสถานะควอนตัมโดยความร่วมมือกับ Qutech ซึ่งตั้งอยู่ที่ประเทศเนเธอร์แลนด์ ระบบใหม่นี้เรียกว่า Tangle Lake เป็นขั้นตอนใหญ่ขึ้นเมื่อสองเดือนก่อนเมื่อ บริษัท ประกาศระบบ 17-qubit

แต่ฉันสนใจที่จะเห็นการแสดงผลการประมวลผลควอนตัมของไอบีเอ็มมากขึ้นเนื่องจาก บริษัท เพิ่งประกาศระบบ 50-qubit และที่สำคัญกว่านั้นมีอุปกรณ์ประมวลผลควอนตัมทั่วไปที่ลูกค้าสามารถใช้งานได้จริง

ในงานแสดง Jeff Welser รองประธานและผู้อำนวยการห้องปฏิบัติการของ IBM Research Lab ที่ Almaden (ใกล้กับเมืองซานโฮเซ) นำเสนอคอมพิวเตอร์ควอนตัมและอธิบายระบบพื้นฐาน คอมพิวเตอร์มีขนาดค่อนข้างเล็ก แต่ระบบระบายความร้อนที่จำเป็นสำหรับการทำงานนั้นมีขนาดใหญ่มาก จริง ๆ แล้วต้องการห้องที่เต็มไปด้วยหน่วยทำความเย็นพร้อมปั๊มสุญญากาศและตู้เย็นที่มีฮีเลียมเหลวเพื่อให้อุณหภูมิลดลงเหลือ 10 ถึง 15 มิลลิเคลวินซึ่งเย็นกว่าพื้นที่รอบนอก (โดยเฉลี่ยประมาณ 3 เคลวิน)

สิ่งที่มีให้สำหรับนักพัฒนาและนักวิจัยในขณะนี้คือเครื่องรุ่น 16 บิตซึ่งสามารถเข้าถึงได้ผ่านเว็บไซต์รวมถึงรุ่น 20 บิตซึ่งลูกค้าเฉพาะสามารถใช้รวมถึงพันธมิตรเช่น JSR และ Hitachi Metals ระบบเหล่านี้ตั้งอยู่ที่ศูนย์วิจัยของไอบีเอ็มในยอร์กทาวน์ไฮทส์รัฐนิวยอร์ก คาดว่าจะมีเวอร์ชั่น 50-qubit สำหรับคู่ค้าในปลายปีนี้

ไม่ใช่เพียงจำนวนของ qubits ที่สำคัญ Welser กล่าว แต่ระยะเวลาที่ระบบอยู่ใน "coherence" เพื่อสร้างผลลัพธ์ ในทางปฏิบัติเขากล่าวว่าคุณใช้การคำนวณเดียวกันหลายครั้งและเฉลี่ยผลลัพธ์ การรวมกันของจำนวน qubits, จำนวนของสิ่งกีดขวางพร้อมกันและอัตราความผิดพลาดสร้าง "ปริมาณควอนตัม" ที่มีความสำคัญจริงๆสำหรับการแก้ปัญหา

Welser กล่าวว่าเขาเชื่อว่าด้วยระบบ qubit 50-100 ผู้ใช้จะสามารถทำสิ่งต่าง ๆ ที่ไม่สามารถทำได้ด้วยคอมพิวเตอร์ทั่วไป

Welser กล่าวว่าการใช้งานจริงครั้งแรกน่าจะเป็นการวิเคราะห์วัสดุโดยใช้เคมีควอนตัมและโดยเฉพาะอย่างยิ่งการจำลองของโพลิเมอร์ชนิดต่าง ๆ และโลหะผสมใหม่ นั่นเป็นเพราะคุณสามารถจำลองน้ำหนักความแข็งแรงและคุณสมบัติอื่น ๆ ซึ่งก่อนหน้านี้เป็นความพยายามที่เกี่ยวข้องกับการลองผิดลองถูกมากมาย

แอปพลิเคชั่นอื่น ๆ ที่เป็นไปได้สำหรับระบบที่มีจำนวน qubits ที่ จำกัด รวมถึงการเรียนรู้อย่างลึกล้ำเนื่องจากการแก้ไขข้อผิดพลาดนั้นไม่สำคัญ

คุณมักจะได้ยินว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถทำลายอัลกอริทึมการเข้ารหัสของวันนี้ได้อย่างไร Welser ยอมรับว่าอาจเป็นเช่นนั้น แต่บอกว่าคุณต้องใช้ระบบหนึ่งล้านบิตในการทำเช่นนั้นซึ่งหมายความว่านี่จะไม่เป็นปัญหาที่แท้จริงมานานหลายปี (ในระหว่างนี้องค์กรจำนวนมากกำลังทำงานเกี่ยวกับการปรับใช้อัลกอริทึมที่จะไม่ได้รับผลกระทบหวังว่าอัลกอริทึมใหม่เหล่านี้จะเกิดขึ้นก่อนที่คอมพิวเตอร์ควอนตัมจะพร้อมใช้งาน)

การคำนวณควอนตัมไม่ใช่สิ่งที่จะส่งผลกระทบต่อองค์กรส่วนใหญ่เป็นเวลาหลายปี แต่งานนำเสนอได้นำเสนอแวบเดียวที่น่าสนใจในบางแอพพลิเคชั่นที่จะเกิดขึ้นในไม่ช้ารวมถึงอนาคตที่เป็นไปได้สำหรับการคำนวณทั่วไป

นี่คือโปสเตอร์ที่อธิบายว่าระบบเต็มรูปแบบทำงานอย่างไร