IBM строит универсальный квантовый компьютер
IBM строит универсальный квантовый компьютер

Создание квантовых компьютеров сопряжено с серьезными сложностями, обусловленными высокой нестабильностью таких систем

Источник: IBM


14:35 30.03.2017   |  Агам Шах |  Служба новостей IDG

Рубрика Технологии |   3075 прочтений



В рамках программы Q в корпорации собираются предлагать квантовые вычисления в качестве сервиса.

Персонажи по имени Кью (Q) в фильмах — всегда особенные. Агент Q в киноэпопее о Джеймсе Бонде снабжает его футуристической шпионской техникой, а одноименная раса в «Звездном пути» отличается исключительным всемогуществом.

Программа квантовых вычислений IBM под названием Q тоже в своем роде особенная. В течение ближайших нескольких лет в IBM собираются создать квантовый компьютер, имеющий более 50 кубитов, вследствие чего обычные компьютеры станут еще ближе к тому, чтобы отправиться на свалку истории.

В рамках Q в IBM будут предоставлять заказчикам платные услуги консалтинга и квантовых вычислений. В этом отношении программа похожа на платформу когнитивных сервисов Watson, но они работают на обычных компьютерах, а сервисы Q — на квантовом.

Сейчас IBM располагает на порядок меньшим квантовым компьютером — 5 кубитов. Новая система сможет решать задачи, неподвластные обычным: она ускорит разработку новых лекарств и совершение научных открытий, обещают в IBM.

Квантовые компьютеры принципиально отличаются от традиционных и со временем смогут заменить нынешние ПК и серверы. Квантовые вычисления открывают путь развития компьютеров, после того как классические архитектуры ввиду достижения естественных пределов миниатюризации процессоров развиваться уже не смогут.

Строя все более быстрые квантовые машины, в IBM демонстрируют, что системы такого рода уже не мечта теоретиков. Конечная цель IBM — создать универсальный квантовый компьютер с тысячами кубитов, который позволит решать широчайший круг вычислительных задач.

Система на 50 кубитов — это достаточный масштаб, чтобы можно было разрабатывать квантовые алгоритмы и начинать решать кое-какие реальные задачи, отмечает Скотт Краудер, вице-президент, директор по технологиям квантовых вычислений IBM Systems. По его словам, с ростом быстродействия квантовых компьютеров можно будет найти им новые, еще не предсказанные применения.

Квантовые компьютеры хорошо справляются с разработкой медикаментов и моделированием молекулярной структуры материалов, а также с другими задачами, где необходимо рассматривать одновременно различные точки зрения, в том числе неочевидные, добавляет Краудер.

На современных рабочих станциях и серверах из-за их недостаточной вычислительной мощности решать подобные задачи сложно. Нынешние компьютеры хорошо справляются с поиском информации в огромных массивах уже имеющихся данных, продолжил Краудер.

Казалось бы, сегодня еще рановато предлагать коммерческие сервисы квантовых вычислений, учитывая, что это пока еще предмет исследований. Однако пятикубитовый квантовый компьютер, появившийся в мае прошлого года, был встречен с огромным энтузиазмом: у него уже около 40 тыс. пользователей, проведено свыше 200 тыс. экспериментов и написано 15 научных докладов, говорит Джерри Чау, руководитель отдела IBM по экспериментальным системам квантовых вычислений.

Меньший квантовый компьютер позволил подготовить почву для расширения проекта и запуска IBM Q. Новые квантовые системы будут размещаться в дата-центрах IBM; им понадобятся особые корпуса и способы охлаждения. Совместно с партнерами в IBM будут искать применения квантовым приложениям и вести исследования в области стабилизации квантовых компьютеров.

Нынешняя система на 5 кубитов предлагается в публичном облаке в рамках программы Quantum Experience. Соответствующий сервис бесплатен и останется таковым впредь.

Создание квантовых компьютеров сопряжено с серьезными сложностями, обусловленными высокой нестабильностью таких систем. Нынешние компьютеры могут хранить в каждой ячейке памяти либо единицу, либо ноль, а квантовые могут хранить единицу и ноль одновременно. Это называется квантовой суперпозицией; именно она позволяет кардинально увеличить быстродействие по сравнению с традиционными вычислениями.

Но кубиты весьма «хрупкие» — на их состояние могут влиять электромагнитные поля. Чтобы квантовые машины можно было применять для секвенирования генома и других задач, их необходимо стабилизировать — обеспечить устойчивость кубитов в течение длительных периодов времени.

Исследователи IBM работают над проблемой контроля кубитов, и новый квантовый компьютер станет подтверждением успеха этой работы, заявляют в корпорации. При создании машины на 50 кубитов основное внимание будет уделяться стабилизации, в том числе обеспечению устойчивости связи между кубитами и работе вентилей, а также коррекции ошибок.

Квантовые компьютеры разрабатываются также в Intel и Microsoft, причем в последней ведут исследования, основываясь на элементарной частице, существующей лишь в теории. D-Wave предлагает 2000Q, специализированную машину стоимостью15 млн долл., состоящую из 2000 кубитов и основанную на концепции квантового отжига. Предполагается, что со временем она тоже станет доступной через облако.

В IBM создали еще один компьютер нового типа — NS16e. Он разрабатывался в течение довольно долгого времени и основан на экспериментальных процессорах TrueNorth, имеющих структуру, аналогичную головному мозгу человека. Доступ к NS16e также планируется предлагать в рамках специальной программы. Системы этого типа предназначены главным образом для машинного обучения — с аналогичной задачей справляются и нынешние компьютеры.

В IBM обещают предложить комплекты разработчика и интерфейсы программирования, которые упростят перенос на квантовые компьютеры кода, написанного для традиционных машин.


Теги: IBM Квантовые вычисления


На ту же тему: