Video: Minecraft, but on a Quantum Computer (November 2024)
Ingenieurs hebben het al jaren over kwantumcomputing - de mogelijkheid om te rekenen met bits die kwantumverstrengeling vertonen en dus mogelijk tegelijkertijd aan en uit kunnen - voor decennia. In de afgelopen jaren is die belofte dichter bij de realiteit gekomen als gevolg van de ontwikkeling van kwantumgloeisystemen zoals die van D-Wave, de kwantumprocessors voor algemene doeleinden die worden ontwikkeld door bedrijven zoals IBM en Intel, en pogingen om nieuwe programmering te creëren talen ontworpen voor quantum computing.
Bij CES eerder deze maand kondigde Intel aan dat het een systeem had met 49 qubits - of bits die in een kwantumstaat bestonden - in een samenwerking met het in Nederland gevestigde Qutech. Dit nieuwe systeem, genaamd Tangle Lake, is een grote stap vooruit van slechts twee maanden geleden, toen het bedrijf een 17-qubit systeem aankondigde.
Maar ik was meer geïnteresseerd in de weergave van IBM van zijn kwantumcomputervoortgang, omdat het bedrijf onlangs een 50-qubit-systeem had aangekondigd, en misschien nog belangrijker, een aantal algemene quantumcomputers heeft die klanten daadwerkelijk kunnen gebruiken.
Tijdens de show presenteerde Jeff Welser, Vice President en Lab Director van het IBM Research Lab in Almaden (bij San Jose), de kwantumcomputer en beschreef hij het basissysteem. De computer zelf is relatief klein, maar de koelsystemen die nodig zijn om het te laten werken zijn enorm; het heeft eigenlijk een ruimte vol met koelunits nodig, met vacuümpompen en koelkasten met vloeibaar helium om de temperatuur tot 10 tot 15 millikelvin te krijgen, wat kouder is dan zelfs de buitenruimte (die gemiddeld ongeveer 3 Kelvin bedraagt).
Wat momenteel beschikbaar is voor ontwikkelaars en onderzoekers is een 16-qubit-versie van de machine die toegankelijk is via een website, evenals een 20-qubit-versie die specifieke klanten kunnen gebruiken, inclusief partners zoals JSR en Hitachi Metals. Deze systemen zijn eigenlijk ondergebracht in de onderzoeksfaciliteit van IBM in Yorktown Heights, NY. De versie van 50 qubit zal naar verwachting later dit jaar beschikbaar zijn voor partners.
Het gaat niet alleen om het aantal qubits, zei Welser, maar ook om de hoeveelheid tijd die het systeem "in samenhang" heeft om resultaten te genereren. In de praktijk, zei hij, voer je dezelfde berekeningen meerdere keren uit en neem je de resultaten gemiddeld. De combinatie van het aantal qubits, het aantal gelijktijdige verwikkelingen en het foutenpercentage creëert het "kwantumvolume" dat echt belangrijk is voor het oplossen van problemen.
Welser zei dat hij geloofde dat gebruikers met een 50-100 qubit-systeem dingen kunnen doen die niet mogelijk zijn met conventionele computers.
Welser zei dat de eerste echte toepassing waarschijnlijk materiaalanalyse is met behulp van kwantumchemie, en met name de simulatie van verschillende soorten polymeren en nieuwe legeringen. Dat komt omdat je gewicht, sterkte en andere eigenschappen kunt simuleren, wat voorheen een inspanning was die veel vallen en opstaan met zich meebracht.
Andere mogelijke toepassingen voor systemen met een beperkt aantal qubits zijn diep leren, omdat foutcorrectie niet zo belangrijk is.
Je hoort vaak hoe quantum computing veel van de huidige coderingsalgoritmen kan breken. Welser erkent dat dit het geval kan zijn, maar zei dat je daarvoor een miljoen-qubit-systeem nodig hebt, wat betekent dat dit jarenlang geen echt probleem zal zijn. (In de tussentijd werken veel organisaties aan het implementeren van algoritmen die niet worden beïnvloed; de hoop is dat deze nieuwe algoritmen aanwezig zullen zijn voordat de kwantumcomputers gereed zijn.)
Quantum computing is niet iets dat de meeste organisaties jarenlang zal beïnvloeden, maar de presentatie bood een interessante blik op enkele specifieke toepassingen die binnenkort mogelijk zijn, evenals een mogelijke toekomst voor meer algemene computing.
Hier is een poster waarin wordt uitgelegd hoe het volledige systeem werkt.
