IBM Q System One: maailma esimene täielikult integreeritud kvantarvuti

Arvutid, nii lihtsad kui nad ka ei tundu, on nende probleemide ja võrrandite kalibreerimise võimalused ja kiirus midagi, mida inimaju ei suuda saavutada. Arvuti, nagu võib arvata, ei ole lihtsalt meedium, mis pakub teile mitmesuguseid rakendusi, vaid see on lihtsalt kalkulaator. Sa annad arvuti käsu, see toidab selle käsu töötlemisüksuses. Mis seejärel laaditakse, töödeldakse ja kalibreeritakse enne soovitud tulemuse andmist. Kuigi arvuti töötab kindlasti inimese käskudel, muudab masina meist tõhusamaks selle võime käsku töödelda ja kalibreerida ilma käsitsi vigadeta. Kuigi klassikalised arvutid on meid juba pikka aega aidanud reaalse elu arvutuste tegemisel, on vajadus tehnoloogiliste edusammude järele ja tehnoloogiapõhise maailmaühiskonna ülesehitamine, on tõstnud nõudeid meie arvutusprobleemide täiustatud lahendustele erinevates valdkondades. Ja kuna neid probleeme on klassikalise arvuti jaoks liiga raske kalibreerida, on teadlased pöördunud kvantarvutite poole.

Ameerika arvutisüsteemide tootja IBM avalikustas hiljuti oma väidetavalt "maailma esimese integreeritud kvantarvutusmasina" nimega IBM Q System One. Mis on Q System One? Mis on IBMil sellega kaalul? Mida see arvutisüsteemide tuleviku jaoks tähendada võiks? Võtame selle "bitihaaval".

Loe ka:-

Kas kvantarvutid on ohtlikud? Kas kvantarvutid on parim arvutustehnoloogia, mida inimkond kunagi saada võib? Või kaaperdavad nad meie küberjulgeoleku? Leia...

Kvantarvuti lühidalt

Pilt: häkitud

Niisiis, te olete kõik koolis kahendnumbreid õppinud, eks? Keel, mida arvutid mõistavad? Helistad kellad? Klassikaline arvuti ei aktsepteeri ega mõista sõnadega kirjutatud käsku. Kõik, mida te arvutis teete, salvestatakse selle mällu kahendühikute kujul, mis koosnevad vaid 0-dest ja 1-dest. Niisiis, klassikaline arvuti teeb kõik arvutused kahendkoodis. Kuna kahendühik võib olla kas 0 või 1, on arvutusliku keerukuse ulatus, mida arvuti suudab käsitleda või aktsepteerida, samuti piiratud. Alati on võrdlusaluseid, mida arvuti ei suuda saavutada, kuna selle algoritmid on piiratud teatud piiridest ja keerukusest kõrgema teabe töötlemiseks ja salvestamiseks.

Pilt: Forbes

Siin tulebki paika kvantarvutus. Kvantarvutus töötab kvantmehaanika seaduste järgi, kus teadust uuritakse osakeste jaoks, mille suurus ja ulatus on palju väiksemad, tegelikult väiksemad kui aatom. Selliseid osakesi nimetatakse subatomaarseteks osakesteks või kvantosakesteks. Mõelgem nüüd sellele, et need subatomaarsed osakesed on arvutibitid. Kvantarvutuses saab arvuti poolt vastuvõetud teavet veelgi keerukamateks ja väiksemateks bittideks töödelda.

Seda saab teha nähtusega, mida nimetatakse kvantpõimumiseks; binaarbittide üksteise peale asetamine, et moodustada ühendatud, paaristatud või rühmitatud teabebitte. Paaritud bitid kalduvad töötlema kalibreerimiseks keerukamat ja keerukamat teavet, kuna erinevalt kahendvormidest võivad need eksisteerida rohkem kui ühes olekus. Neid omavahel põimunud bitte, mis sõltuvad üksteise omadustest, nimetatakse kubitideks.

Kvantarvutus viib arvutite uurimise põhimõtteliselt väiksemasse skaalasse. Kvantolekus olevate binaarsete bittide 0 ja 1 paar võib moodustada neli kehastatud olekut, kui need on üksteise peale asetatud. Samamoodi saab kaheksas erinevas olekus siduda kolm kubitti 0 ja 1. Kujutage nüüd ette neid sadu; see annaks teile olekupaare, mis ületaksid universumi osakeste arvu. See on kvantarvutuse ulatus.

Mida saab kvantarvuti meile pakkuda?

Pilt: TechFunnel

Me kuuleme alati mitmeid prognoose aktsiaturu, spordi, maailma- või rahvamajanduse, meditsiiniuuringute ja ilma kohta. Need prognoosid suunavad meie igapäevaelu otsuseid ja kujundavad tohutu osa meie tulevikust. Aga kust me neid prognoose saame? Arvutamine. Tarkvara ja arvutimasinad, mis käitavad sissetulevaid andmeid ja teavet matemaatiliste algoritmide kohta, et määrata või hinnata, milline võib selle konkreetse valdkonna tulevik välja näha.

Ookeaniliste hoovuste andmed määravad kindlaks, millist ilma võib homme oodata. Haiglate MRI-d võimaldavad arstidel leida patsiendile parima ravi. Ärikonglomeraatide praegused otsused võimaldavad finantsanalüütikutel manipuleerida aktsiagraafikutega ja muuta homse majanduse kuju. Sellegipoolest on mitmeid keerulisi arvutusprobleeme, mis on palju kaugemad kui ühegi klassikalise arvuti või ajuvõimsuse mõistmine Maal. Kvantarvutus võib olla kõrgetasemeline täiendus sellele, mida me arvutusanalüüsist teame. Ilm ja rahaline seis oleksid kättesaadavad varem, kui me kunagi peaksime nende tagajärgedega silmitsi seisma.

Arstid ja kirurgid suudaksid teha uusi avastusi ja muuta ravimite manustamist igaveseks. Meil oleks võimalik optimeerida kõiki ressursse ja eemaldada jäätmed täielikult; käsitsi vead arvutustes ja algoritmides lakkaksid olemast; ja pealegi suudame ehk dekodeerida looduse esinemist ja selle nähtust, kuna loodus ise töötab subatomaarsete osakeste omadustel.

Miks võtsid arvutitootjad ette kvantandmetöötluse?

Pilt: Tehnoloogia ülevaade

Noh, üks põhjus võib olla võidujooks monopoli kehtestamise ja maailma tehnoloogia domineerimise nimel. Tehnoloogiast sõltuvas ühiskonnas, kus me elame, oleme juba andnud enda kohta palju isiklikku teavet tipptasemel tehnoloogiakorporatsioonidele ja riigi rahastatud tehnoloogiaprojektidele. See, kes sellist tehnoloogiat juhib, domineerib praktiliselt maailmas. Kvantarvutus on tehisintellekti järel tulevaste tehnoloogiate seas järgmine suur asi. Ettevõttel, mis pakuks parimat kvantanalüüsi ja andmetöötlust, oleks juurdepääs kõikvõimalikele ettevõtte, valitsuse ja isikuandmetele erinevates töövaldkondades. Igaüks, kes omab seda teavet, suudab teha enda jaoks parimaid otsuseid ja jääb alati tippu, olenemata sellest, mida.

Pilt: BlueWire

Teine võimalus on raha teenimine. Mitte kõik ettevõtted ei paku kvantarvutusteenuseid kaubanduslikuks ja ettevõtteliseks kasutamiseks ning vähem kui käputäis neist on jõudnud etappi, kus nad saavad tegelikult teha eksperimentaalset kvantarvutust. Seega, kui selline projekt õnnestub välja töötada, on kindlasti teretulnud investorid ja teised rahaga inimesed. Teine põhjus võib olla paralleelsuse uurimine ja avakosmose piiride ületamine. Tundub mõne hullu teadlase nägemusena, kuid kui kvantmehaanika kubiidid ja teooriad võivad teoreetiliselt omada võimalust õppida ja lahendada kosmoseuurijatele ja muule maailmale veel tundmatuid kosmosekontseptsioone.

Motiive võib olla lõputult, kuid võit selles osas ei ole mäng ja iga mängija, kes üritab kvantarvutust lahendada, peab olema väga konkreetne selles, mida ta sellelt uurimistöölt ja tehnoloogiliselt saavutuselt soovib.

IBM ja selle kvantarvutite uurimine

Pilt: IBM

IBMi esimene ettevõtmine kvantandmetöötluse vallas toimus 2016. aastal, kui ta käivitas IBM Initiative Q – tööstustasandi algatuse, mille eesmärk on parandada erinevate ettevõtete arvutusanalüüsi võimekust äri- ja teadusvaldkonnas. IBM Q sai alguse eesmärgiga saavutada veavaba diagnostika ja analüüsi abil ressursside optimeerimine ning seada masinõppele uued etalonid. Algatus keskendus finantsotsuste parandamisele ja riskijuhtimise tehnikate täiendamisele ettevõtte tasandil. Peagi muutus see IBM-i aktiivseks kvantarvutusteenuse pakkuja filiaaliks, võimaldades oma võrgule juurdepääsu ettevõtetele pilve kaudu. Ajendatuna muutma tänapäeva äritegevust,

IBM Q System One: IBMi võimas sisenemine kvantarvutite ärisse

Pilt: Lähis-Ida võrk

2019. aasta jaanuaris teatas IBM esimest korda, et tema uus IBM Q System One on peagi saadaval ettevõtete arvutuslikuks kasutamiseks, ning lõpuks avalikustati see sel kuul, meelitades ligi erinevaid tehnoloogiateadlasi ja kvantmehaanika eksperte. System One on tohutu täiendus algsele Q-le, mis pakkus analüüsiteenuseid kuni 5 kubitist teavet. Uus System One oleks võimeline pakkuma analüüsiteenuseid kuni 20 kubitist. Lihtsa matemaatika puhul suudaks see arvutada viis korda keerukamaid probleeme kui tema eelkäijad. Kvantarvutite uusim mängija on juba saanud potentsiaalseteks klientideks sellised ettevõtted nagu CERN ja Fermilab, kes on registreerunud oma teenuseid pilve kaudu kasutama. Äsja konstrueeritud süsteem suudab lähtestada kiiremini kui tema eelkäija ja kui selle krüostaati korralikult hooldatakse,

Loe ka:-

Kas kvantarvuti on hirmutavam kui tehisintellekt? Need kaks on kõige võimsamad tehnoloogiad, mis järk-järgult esile kerkivad, kuid kumb on hirmutavam? Loe blogi...

Kas IBM Q System One on kvantandmetöötluse hiiglaslik hüpe?

Pilt: Järgmine platvorm

Selle käivitamisel väitis IBM, et System One on "maailma esimene täielikult integreeritud" kvantarvuti, mis võib lähitulevikus muuta finantsmajanduse ja teadusliku analüüsi kulgu. IBM väidab, et System One võib avada uksi teadusuuringuteks, mis viivad kõikvõimalike teaduslike avastusteni ja saavutavad kõrged ressursside optimeerimise ja ettevõtte planeerimise eesmärgid. See väide nõuaks aga palju arutelusid, enne kui jõuaksime IBMi uusima leiutise võimaluste üle lõpliku otsuse. Kvantarvutus sõltub kvantmehaanika ja kvantpõimumise seadustest. Neid seadusi pole kunagi katsetes tõeliselt tõestatud, isegi pärast ulatuslikke uuringuid sellistelt teadlastelt nagu Einstein ja Schrodinger. Erinevad teooriad eiravad endiselt paljusid kvantmehaanika kontseptsioone ja seetõttu IBM ei suutnud seda kõike System One'iga lahendada. Teiseks, kuigi IBM väidab, et see muudaks selle analüüsiga kaubandusliku arvutusanalüüsi kulgu, on see lihtsalt liiga keeruline selle saavutamiseks. Kvantarvutid on seni andnud ainult eksperimentaalseid tulemusi ja System One teeks sama. See, kas nende rakendamine reaalsetes tööstusolukordades on tõesti teostatav või mitte, on pika analüüsi ja teoretiseerimise küsimus.

Pilt: ExtremeTech

System One kohta võime öelda, et see oleks kindlasti kvantarvutite uurimise etalon ning selle eksperimentaalsed tulemused avaks uusi ideid kvantarvutuse enda uute võimaluste avastamiseks. Selle asemel, et olla probleemide lahendaja, tegutseb System One tõenäoliselt teadlasena, mis aitaks meil edasi arendada kvantanalüüsi tööriistu ja tehnikaid ning liikuda edasi, et saavutada kvantarvutite abil edukas ressursside optimeerimine, riskianalüüs ja haiguste diagnoosimine.

Miks ei pruugi IBM Q System One olla ülim masin?

Pilt: The Economist

Sest sellise masina hooldamine sellise tehnoloogiaga, mida me täna säilitame, on ülima delikaatsuse, hoolitsuse ja aktiivse jälgimise küsimus. Kvantarvutit tuleb hoida külmumistemperatuuril, mis on alla -100 kraadi Celsiuse järgi. Miks? Sest kvantosakesi moonutavad isegi väiksed kõikumised ja neid tuleb analüüsida peaaegu statsionaarses olekus. Kuna System One on äsja kommertskasutuseks lansseeritud, ei tea me, kui võimeline see selliste moonutuste eest vastu peab. Veelgi enam, IBM investeerib selle kõige vähem tõenäoliselt ühte eksperimentaalsesse kvantmasinasse, mis tähendab, et tal on kindlasti muud plaanid. Siis on järgmine suur küsimus usaldusväärsus. Ilma korraliku testimiseta ei saa isegi IBM väita, et see on kommertskasutuseks sada protsenti usaldusväärne.

Loe ka:-

Kuidas kiirendada Firefox Quantum'i? Vaatamata oma nimele võib Firefox Quantum mõnikord töötada väga aeglaselt ja põhjustada palju ahastust. Kui sa oled...

Kas kvantarvuti on IBMi finantstuleviku jaoks hea samm?

Pilt: Washington Post

Ausalt öeldes ei oleks enam kui 100-aastase ettevõtte jaoks rahaline tulevik kõige olulisem mure enne, kui ta millegi ette võtab. IBM on välja töötanud IBM Q System One’i mitte üksi, vaid kõikvõimalike rahvusvaheliste organisatsioonide teadlaste, arhitektuuriekspertide ja disainerite abiga. Kui ta on seda teinud, on ta kindlasti teadlik sellest, mida ta teeb ja mida ta peab tegema IBM Q System One'i potentsiaalse tulevikuga. IBM teab, mida kvantarvutamine ja selliste teenuste kommertsialiseerimine tulevikus endaga kaasa võib tuua. Ettevõte ei ole viimasel ajal suutnud meelitada müüki oma trendikate tehnoloogiliste toodete ja teenustega, nagu mobiiltehnoloogia ja veebiteenused. Selle kõige keskel ei saa uurimistöö, teadmiste, rahaliste vahendite ja tulevaste osaluste investeerimine eksperimentaalsesse tehnoloogiasse IBMi jaoks olla katse-eksitus.

Kas sellega on seotud riske?

Pilt: Silicon UK

Sellise mootoriga tehnoloogiaga tegelemisel tuleb arvestada tagajärgedega. Nagu juba mainitud, annaks edukas üleminek eksperimentaalselt rakendatavale kvantarvutile IBM-ile monopoli teiste korporatsioonide ees ning asetaks selle suurettevõtete ja võib-olla ka meie isikliku elu siseringi. Veelgi enam, tehisintellektiga integreerimise puhul pole nii suurte andmemahtude allutamine iseõppivale ja ise analüüsivale masinale mitte ainult risk, vaid ka tõenäoline oht. Samuti võib kvantarvutus olla võimeline rikkuma krüptograafiatehnikaid, mida saab kasutada küberrünnakute peatamiseks ja turvalise suhtluse pakkumiseks. Kuid vastupidisel kasutamisel saab seda kasutada valitsusasutuste ja ettevõtete uuringute krüpteeritud failide rikkumiseks. Nii et kui IBMil õnnestub,

 On veel vara öelda, mida IBM võib Q System One’iga teha, kuid tuleb meeles pidada, milliseid tagajärgi selline tehnoloogiline võimsus võib edu ja edusammudega kaasa tuua. Lisaks kuluks veel aega, et täielikult loobuda klassikaliste arvutite kasutamisest arvutusanalüüsis, kuna mitte iga ettevõte ei saa valida kvantarvutusteenuseid. Praegu võib IBM-ist saada esimene ettevõte, mis toetab kasumlikku kvantarvutite äri. Kas Q System One katsed avavad uusi tootlikkuse uksi või toovad kaasa masinaintelligentsuse ja tehnoloogia ülima plahvatusohu?