Video: A beginner's guide to quantum computing | Shohini Ghose (November 2024)
Ingenieure sprechen seit Jahrzehnten von Quantencomputern - der Fähigkeit, mit Bits zu rechnen, die eine Quantenverschränkung aufweisen und daher möglicherweise gleichzeitig ein- und ausgeschaltet sein können. In den letzten Jahren ist dieses Versprechen durch die Entwicklung von Quantenglühsystemen wie denen von D-Wave, den von Unternehmen wie IBM und Intel entwickelten Allzweck-Quantenprozessoren, und den Versuchen, neue Programme zu entwickeln, der Realität näher gekommen Sprachen für Quantencomputer.
Auf der CES Anfang dieses Monats gab Intel bekannt, dass es ein System mit 49 Qubits (oder Bits, die in einem Quantenzustand existieren) in Zusammenarbeit mit Qutech aus den Niederlanden gibt. Dieses neue System namens Tangle Lake ist ein großer Fortschritt gegenüber dem vor zwei Monaten, als das Unternehmen ein 17-Qubit-System ankündigte.
Ich war jedoch mehr daran interessiert, die Fortschritte von IBM im Bereich des Quantencomputers zu sehen, da das Unternehmen kürzlich ein 50-Qubit-System angekündigt hatte und, was vielleicht noch wichtiger ist, einige allgemeine Quantencomputer-Geräte besitzt, die seine Kunden tatsächlich nutzen können.
Jeff Welser, Vizepräsident und Laborleiter des IBM Research Lab in Almaden (bei San Jose), stellte auf der Messe den Quantencomputer vor und beschrieb das Basissystem. Der Computer selbst ist relativ klein, aber die dafür erforderlichen Kühlsysteme sind enorm. Tatsächlich braucht es einen Raum voller Kühleinheiten mit Vakuumpumpen und Kühlschränken mit flüssigem Helium, um die Temperatur auf 10 bis 15 Millikelvin zu senken, was kälter ist als der Weltraum (im Durchschnitt 3 Kelvin).
Derzeit stehen Entwicklern und Forschern eine 16-Qubit-Version der Maschine zur Verfügung, auf die über eine Website zugegriffen werden kann, sowie eine 20-Qubit-Version, die bestimmte Kunden verwenden können, darunter Partner wie JSR und Hitachi Metals. Diese Systeme befinden sich in der IBM-Forschungseinrichtung in Yorktown Heights, NY. Die 50-Qubit-Version wird voraussichtlich noch in diesem Jahr für Partner verfügbar sein.
Es kommt nicht nur auf die Anzahl der Qubits an, sagte Welser, sondern auch auf die Zeit, die das System benötigt, um Ergebnisse zu erzielen. In der Praxis, sagte er, führe man dieselben Berechnungen mehrmals durch und mittle die Ergebnisse. Die Kombination der Anzahl von Qubits, der Anzahl von gleichzeitigen Verwicklungen und der Fehlerrate erzeugt das "Quantenvolumen", das für die Lösung von Problemen wirklich wichtig ist.
Welser glaubt, dass Benutzer mit einem 50-100-Qubit-System Dinge tun können, die mit herkömmlichen Computern nicht möglich sind.
Welser sagte, die erste echte Anwendung sei wahrscheinlich die Materialanalyse unter Verwendung der Quantenchemie und insbesondere die Simulation verschiedener Arten von Polymeren und neuen Legierungen. Das liegt daran, dass Sie Gewicht, Festigkeit und andere Eigenschaften simulieren können. Bisher war dies mit viel Aufwand verbunden.
Andere mögliche Anwendungen für Systeme mit einer begrenzten Anzahl von Qubits umfassen tiefes Lernen, da die Fehlerkorrektur nicht so wichtig ist.
Oft hört man, wie Quantencomputer viele der heutigen Verschlüsselungsalgorithmen zerstören können. Welser räumt ein, dass dies möglicherweise der Fall ist, sagte jedoch, dass Sie dafür ein Millionen-Qubit-System benötigen würden, was bedeutet, dass dies für viele Jahre kein wirkliches Problem sein wird. (In der Zwischenzeit arbeiten viele Organisationen an der Bereitstellung von Algorithmen, die nicht betroffen sind. Die Hoffnung ist, dass diese neuen Algorithmen implementiert werden, bevor die Quantencomputer bereit sind.)
Quantum Computing wird die meisten Unternehmen über Jahre hinweg nicht betreffen, aber die Präsentation bot einen interessanten Einblick in einige spezifische Anwendungen, die in Kürze möglich sein werden, sowie eine mögliche Zukunft für allgemeineres Computing.
Hier ist ein Poster, das erklärt, wie das gesamte System funktioniert.
