Чому найшвидший у світі квантовий комп'ютер ... насправді не квантовий комп'ютер - Обчислення - 2019

Anonim

У липні 2016 року Локхід Мартін здійснив удосконалення Центру квантових обчислень, який розміщувався в Інституті інформатики США, збільшивши його потужність до 1 098.

Це останній крок у процесі, який триває шість з половиною роки, оскільки міжнародна безпека та аерокосмічна компанія намагаються вирізати простір у швидкозмінній області квантових обчислень.

Протягом двадцяти років ця технологія може мати величезний вплив на все, починаючи від академічних дослідницьких проектів до онлайн-кібербезпеки, але використання Lockheed Martin показує, що деякі переваги квантової обчислювальної техніки можуть бути навіть ближче до досягнення результату, навіть якщо повністю функціональний квантовий комп'ютер є шляхи.

Квантовий стрибок

Перша квантова система, яку Lockheed Martin купила у D-Wave, був 128-кубітний процесор під назвою "Rainier", який інакше йшов під назвою D-Wave One. Пізніше вона була оновлена ​​до 512-кубітного "Везувію", який сам був недавно оновлений до 1, 152-кубітний D-Wave 2X.

"Це є комерційно доступним - ви можете піти купити один, але це справді дослідження та розробки, експериментальний тип системи", сказав Грег Таллант, голова Квантового центру обчислень Lockheed Martin (QCC). "Він не готовий до виробництва в сенсі, ви можете придбати його і використовувати його так, як ви зараз використовуєте комп'ютери".

Використання квантового анделятора "Локхід-Мартіна" свідчить про величезний потенціал квантових обчислень для перетворення численних полів у найближчі роки.

Перш ніж здійснити покупку, представники Lockheed Martin неодноразово відвідали D-Wave у штаб-квартирі в Ванкувері. Компанія визначила, що обладнання має "потенціал і обіцяє", і тому було прийнято рішення придбати одну з їх систем. Наступним кроком було створення партнерства з Університетом Південної Каліфорнії, що призвело до створення Центру квантових обчислень, що є частиною інституту Viterbi School of Engineering.

Участь американської сторони угоди дозволяє їм проводити дослідження з використанням апаратного забезпечення, багато в чому залежно від простору, яку займає система D-Wave в порівнянні з іншими квантовими комп'ютерами, і провести тестування машини. Тим часом, Локхід Мартін може взяти цю інформацію і досліджувати, які програми будуть корисні для своїх інтересів.

Підтвердження та перевірка було натхненням для програми, але зараз вона розширюється і в інших сферах. Машинознавство є найважливішим пріоритетом, але існує також місце для застосування системи в області планування та планування - можливо, не найяскравіше використання новітніх технологій, але, безсумнівно, продуктивне застосування.

"Оскільки кількість змінних в задачі зростає, кількість можливостей, які ви повинні розглянути, зростає експоненціально", пояснив Таллант. "Проблема, яка використовується на науковому рівні для опису такого роду використання, - це проблема, що стоїть у продавців".

Проблема від подорожуючих продавців залежить від переліку міст, де гіпотетичний продукт-толкач повинен відвідати, а також відстані між ними. Рішення - це найкоротший шлях між цими місцями, які відвідують кожне місто лише один раз, перш ніж повертатися до місця початку. Звичайно, це може бути вирішено за допомогою сучасних комп'ютерів, але квантове обладнання може потенційно пропонувати різке прискорення, особливо в міру збільшення кількості міст.

Таллант та його команда ще не змогли продемонструвати, що їх обладнання D-Wave зможе запропонувати перевагу над класичними комп'ютерами в цій програмі. Однак прогрес відбувається, і очікується подальший прогрес завдяки потужному процесору 1, 152-кубіту, який компанія придбала в липні.

Лідер упаковки?

"Там трохи складності", відзначив Таллант. "Існуючий чип - 1, 152 кубіту, але при встановленні цих систем вони повинні пройти процес калібрування. Цей процес змушує деякі кубіти істотно відмовитися від калібрування і не підходить для використання в обчисленні ".

По суті, це аналогічна ситуація з використанням вашого 32 Гб iPhone в перший раз, і виявити, що у вас насправді немає 32 ГБ пам'яті для роботи, хоча, звичайно, що відбувається під капотом трохи інший.

"Наша 1, 152-кубітова система, яку ми зараз маємо, налічувала 1, 098, коли ми її калібрували", - сказав Таллант. В систему було зроблено безліч інших інженерних вдосконалень, але, як очікується, оновлення до кількості квантів обладнання, на нашу думку, дасть змогу відчутно покращити проблему, з якою ця установка може працювати.

"Це спосіб прийняти те, що ви знаєте, як це зробити, і розвинути його у чомусь, що ви не знаєте, як це робити".

"Ви можете думати про кількість кубітів, близькі до розміру проблеми, які ви можете лікувати", - додав Таллант. "Отже, якщо у вас є система, яка отримує лише 512 кубітів, у вас є обмежені розміри проблеми - в кращому випадку - те, що містить 512 змінних. У практичності, це більше схоже на порядок 200 змінних. "

Ці цифри можуть спричинити підвищення брів, якщо ви дотримуєтеся поля квантових обчислень. У травні IBM з гордістю оголосила, що його п'ятикутовий квантовий комп'ютер буде доступний для науковців та ентузіастів через веб-платформу IBM Experience.

Чому IBM повинна демонструвати свою п'ятикубітну систему, якщо D-Wave вже продавала квантові комп'ютери, які мають доступ до сто разів такої суми?

Це просто - обладнання, яке використовує Локхід Мартін, насправді не є квантовим комп'ютером.

Різні штрихи

Системи в центрі IBM та квантової програми Lockheed Martin використовують надпровідні кубіти, перспективну реалізацію, яку, на думку дослідників, в кінцевому рахунку, породжує великомасштабний універсальний квантовий комп'ютер. Але це ще не готово.

Система IBM не вважається великим універсальним квантовим комп'ютером, оскільки використовує лише п'ять кубітів. З точки зору його архітектури та підходу це універсальна система, але низький підрахунок кубітів означає, що він не може виконувати повну корекцію квантової помилки.

Тим часом система D-Wave, яку використовує Локхід Мартін, також не підходить. Це технічно квантовий віджиг, а не квантовий комп'ютер. Простіше кажучи, він може вирішувати лише дуже обмежений набір проблем.

"Система D-Wave не є комп'ютером загального призначення. Це вирішує особливу проблему, яка називається Spin Glass "Ising", - пояснив Таллант. Він називає це "оптимізатором", який використовується для вирішення проблем, коли ресурси, такі як час та паливо, можуть використовуватися найбільш ефективно, коли потужний комп'ютер вивчає широкий діапазон різних можливих конфігурацій.

"Ви можете думати про квантовий відпал, як це", сказав Таллант. "Ми збираємося програмувати машину з проблемою, про яку ми знаємо відповідь, і ми також будемо говорити про проблему, яку ми [не робимо]. Тоді ми будемо робити цю еволюцію в часі, де ми об'єднаємо ці два разом. До тих пір, поки ми будемо дотримуватися всіх основних правил фізики, коли ми закінчимось, ми отримаємо відповідь на нашу проблему ".

"У певному сенсі це спосіб прийняти те, що ви знаєте, як це зробити, і розвинути його у чомусь, що ви не знаєте, як це зробити, - ви все ще отримаєте відповіді, навіть не знаючи, як це зробити".

Придатний для цілей

Кубітні значення D-Wave значно попереду кривої, порівняно з іншими нарядами, що працюють над квантовим комп'ютером. Однак важко зробити пряме порівняння між обладнанням компанії та дослідниками, які намагаються побудувати універсальну систему.

"Це, безумовно, не універсальний квантовий комп'ютер, це віджиг, - сказав Таллант. "Система D-Wave не універсальна; у нас немає всіх з'єднань, які вам потрібно буде втілити ».

Це не означає, що Lockheed Martin не вийде за межі анделятора, коли технологія достатньо розвинена. "Ми хотіли б мати універсальну систему", - додав Таллант.

Використання квантового анделятора "Локхід-Мартіна" свідчить про величезний потенціал квантових обчислень для перетворення численних полів у найближчі роки. Універсальна система є кінцевим завданням для дослідників, що працюють у цій галузі, але навіть незважаючи на компроміси, необхідні для досягнення результатів тут і зараз, ми бачимо обладнання з промислових застосувань.

Легко міфологізувати квантовий комп'ютер, як відкриття, яке постійно змінює гру, що ще багато років. Універсальна система дійсно матиме універсальний ефект, коли настане час проходження - але до цього часу квантові технології, такі як анодир D-Wave, вже будуть добре використані в різних областях.

Оновлено 26.06.2016 р. Бредом Джонсом. Пояснені коментарі до універсального квантового комп'ютера IBM.