IBM Q System One: Fyrsta fullkomlega samþætta skammtatölvan í heiminum

Tölvur, eins einfaldar og þær virðast, er getu þeirra og hraði til að kvarða vandamál og jöfnur eitthvað sem mannsheilinn getur ekki náð. Tölva, eins og maður gæti haldið, er ekki bara miðill sem býður þér upp á úrval af forritum, heldur er hún einfaldlega reiknivél. Þú gefur tölvuskipunina, hún fóðrar þá skipun í vinnslueiningunni. Sem er síðan hlaðið, unnið og kvarðað áður en þú færð þá niðurstöðu sem þú vilt. Þó að tölvan keyri örugglega á mannlegum skipunum, er hæfileiki hennar til að vinna úr skipun og kvarða hana án möguleika á handvirkum villum það sem gerir vél skilvirkari en við. Þó að klassískar tölvur hafi haldið áfram að hjálpa okkur í raunveruleikaútreikningum í langan tíma, er þörfin fyrir tækniframfarir og að byggja upp tæknibundið heimssamfélag, hefur vakið kröfur um fullkomnari lausnir á reiknivandamálum okkar á mismunandi sérsviðum. Og þar sem þessi vandamál eru of erfið fyrir klassíska tölvu til að kvarða, hafa vísindamenn snúið sér að skammtafræði.

Bandaríski tölvukerfaframleiðandinn IBM afhjúpaði nýlega það sem hann segist vera „fyrsta samþætta skammtatölvuvél heimsins,“ sem kallast IBM Q System One. Hvað er Q System One? Hvað hefur IBM í húfi með þessu? Hvað gæti þetta þýtt fyrir framtíð tölvukerfa? Við skulum taka það, "bit-fyrir-bita".

Lestu líka: -

Eru skammtatölvur hættulegar? Eru skammtatölvur besta tölvutækni sem mannkynið gæti nokkurn tíma fengið? Eða ætla þeir að ræna netöryggi okkar? Finndu...

Skammtafræði í stuttu máli

Mynd: Hakkað

Svo þið hafið öll lært tvöfaldar tölur í skólanum, ekki satt? Tungumálið sem tölvur skilja? Hringir einhverjum bjöllum? Klassísk tölva samþykkir ekki eða skilur ekki skipun sem er rituð með orðum. Hvað sem þú gerir í tölvu er geymt í minni hennar sem upplýsingar í formi tvöfaldra eininga, sem samanstanda af aðeins 0 og 1. Svo, klassísk tölva framkvæmir alla útreikninga í tvöfaldri. Þar sem tvíundareining getur annað hvort verið 0 eða 1, er umfang reiknilegrar flækjustigs sem tölva ræður við eða samþykkt einnig takmarkað. Það eru alltaf viðmið sem tölva getur ekki náð vegna takmarkana reiknirita hennar til að vinna og geyma upplýsingar yfir tilteknum mörkum og flækjum.

Mynd: Forbes

Það er þar sem skammtafræði kemur til sögunnar. Skammtatölvur vinna eftir lögmálum skammtafræðinnar, þar sem vísindin eru rannsökuð fyrir agnir sem eru mun minni að stærð og umfangi, í raun minni en atóm. Slíkar agnir eru kallaðar subatomic agnir eða skammtaeindir. Nú skulum við íhuga að þessar subatomic agnir eru tölvubitar. Í skammtatölvu er hægt að vinna upplýsingarnar sem tölvan fær frekar í flóknari og smærri bita.

Þetta er hægt að gera með fyrirbæri sem kallast skammtaflækja; lagningu tvöfaldra bita yfir hver annan til að mynda tengda, pörða eða hópa upplýsingabita. Pöraðir bitar hafa tilhneigingu til að vinna úr flóknari og flóknari upplýsingum til kvörðunar, þar sem þeir geta verið til í fleiri en einu ástandi, ólíkt tvíundarformum. Þessir bitar, flæktir saman, háðir eiginleikum hvers annars eru kallaðir qubitar.

Skammtafræði tekur í rauninni tölvurannsóknir í smærri mælikvarða. Tvöfaldur bitapar 0 og 1 í skammtaástandi geta myndað fjögur innbyggð ástand ef þau eru lögð ofan á. Á sama hátt er hægt að para saman þrjá qubita af 0 og 1 í átta mismunandi ástandi. Ímyndaðu þér nú hundruð þeirra; það myndi gefa þér pör af ríkjum sem myndu fara yfir fjölda agna í alheiminum. Það er umfang skammtaútreikninga.

Hvaða skammtatölvur geta boðið okkur?

Mynd: TechFunnel

Við heyrum alltaf ýmsar spár varðandi hlutabréfamarkað, íþróttir, heiminn eða þjóðarhag, læknisfræðilegar rannsóknir og veður. Þessar spár stýra ákvörðunum okkar í daglegu lífi og móta stóran hluta framtíðar okkar. En hvaðan fáum við þessar spár? Útreikningur. Hugbúnaður og tölvuvélar sem keyra innkomin gögn og upplýsingar um stærðfræðilega reiknirit til að ákvarða eða meta hvernig framtíð þess tiltekna sviðs getur litið út.

Gögnin úr hafstraumum ráða því hvaða veður má búast við á morgun. MRI á sjúkrahúsum gerir læknum kleift að finna bestu meðferðina fyrir sjúklinginn. Núverandi ákvarðanir viðskiptasamsteypa gera fjármálasérfræðingum kleift að hagræða hlutabréfatöflunum og breyta lögun hagkerfis morgundagsins. Hins vegar er enn til fjöldi flókinna reiknivandamála sem eru langt umfram það sem allir klassískir tölvur eða heilakraftar á jörðinni skilja. Skammtatölvur geta verið hágæða uppfærsla á það sem við þekkjum um reiknigreiningu. Veður og fjárhagsstaða væri tiltæk fyrr en við þurfum nokkru sinni að horfast í augu við afleiðingar þeirra.

Læknar og skurðlæknar gætu gert nýjar uppgötvanir og breytt lyfjagjöf að eilífu. Við myndum geta hagrætt öllum auðlindum og fjarlægt úrgang alveg; handvirkar villur í útreikningum og reikniritum myndu hætta að vera til; og þar að auki gætum við hugsanlega afkóða tilvist náttúrunnar og fyrirbæri hennar, þar sem náttúran sjálf byggir á eiginleikum subatomic agna.

Af hverju tölvuframleiðendur hættu sér í skammtatölvu?

Mynd: Tæknirýni

Jæja, ein ástæða gæti verið kapphlaupið um að koma á einokun og ráða yfir tækni heimsins. Í því tækniháða samfélagi sem við búum í höfum við þegar gefið mikið af persónulegum upplýsingum um okkur sjálf til fremstu tæknifyrirtækja og ríkisstyrktra tækniverkefna. Sá sem rekur slíka tækni drottnar nánast yfir heiminum. Skammtatölvun er næsta stóra hluturinn meðal framtíðartækni á eftir gervigreind. Fyrirtækið sem myndi bjóða bestu skammtagreiningu og tölvuvinnslu hefði aðgang að alls kyns fyrirtækja-, stjórnvalds- og persónulegum gögnum með tilliti til ýmissa starfssviða. Sá sem á þessar upplýsingar hefði vald til að taka bestu ákvarðanir fyrir sjálfan sig og myndi alltaf vera á toppnum, sama hvað á gekk.

Mynd: BlueWire

Annað getur verið að græða peninga. Ekki eru öll fyrirtæki sem bjóða upp á skammtatölvuþjónustu fyrir viðskipta- og fyrirtækjanotkun og færri en handfylli þeirra hafa náð því stigi að þau geta í raun framkvæmt tilraunaskammtatölvu. Svo, ef maður getur þróað slíkt verkefni, er viss um að taka á móti fjárfestum og öðru fólki með peninga. Önnur ástæða getur verið rannsóknir á samsvörun og að brjóta mörk geimsins. Virðist vera sýn einhvers brjálaðs vísindamanns en ef qubits og skammtafræðikenningar, fræðilega séð, gætu átt möguleika á að læra og leysa hugtökin um geiminn sem enn eru óþekkt fyrir geimrannsóknamenn og umheiminn.

Hvatirnar geta verið endalausar, en sigur í þessu sambandi er ekki leikur og sérhver leikmaður sem reynir að leysa skammtatölvur þarf að vera mjög nákvæmur um hvað hann vill fá af þessum rannsóknum og tæknilegum árangri.

IBM og rannsóknir þess á skammtatölvum

Mynd: IBM

Fyrsta verkefni IBM í skammtatölvu var aftur árið 2016 þegar það hóf IBM Initiative Q, frumkvæði á iðnaðarstigi sem miðar að því að bæta tölvugreiningargetu mismunandi fyrirtækja á sviði viðskipta og vísinda. IBM Q var byrjað með það að markmiði að ná hagræðingu tilfanga með villulausri greiningu og greiningu og setja ný viðmið fyrir vélanám. Framtakið beindist að því að bæta fjárhagslegar ákvarðanir og uppfæra áhættustýringartækni á fyrirtækjastigi. Það breytti sér fljótlega í virka skammtatölvuþjónustuveitugrein IBM, sem leyfði fyrirtækjum aðgang að neti sínu í gegnum skýið. Hvatt til að breyta því hvernig viðskipti gerast í dag,

IBM Q System One: Öflug innkoma IBM í skammtatölvufyrirtæki

Mynd: Network Middle East

Í janúar 2019 tilkynnti IBM fyrst að nýja IBM Q System One þess yrði fljótlega fáanlegt fyrir tölvunotkun fyrir fyrirtæki og það var loksins kynnt í þessum mánuði og laðar að sér ýmsa tæknifræðinga og sérfræðinga í skammtafræði. System One er gríðarleg uppfærsla á upprunalega Q, sem bauð upp á greiningarþjónustu allt að 5 qubits af upplýsingum. Nýja System One gæti boðið upp á greiningarþjónustu allt að 20 qubits. Í einfaldri stærðfræði myndi það geta reiknað fimm sinnum flóknari vandamál en forverar þess. Nýjasti leikmaðurinn í skammtatölvu hefur þegar fengið fyrirtæki eins og CERN og Fermilab sem hugsanlega viðskiptavini sem hafa skráð sig til að nota þjónustu sína í gegnum skýið. Nýlega hannaða kerfið er fær um að endurstilla á hraðari hraða en forveri þess og ef frystistilli þess er rétt viðhaldið,

Lestu líka: -

Er skammtafræði skelfilegri en gervigreind? Þetta tvennt er öflugasta tæknin sem er að koma fram smám saman, en hvor er ógnvekjandi? Lestu bloggið...

Er IBM Q System One risastökk í skammtatölvu?

Mynd: The Next Platform

Meðan á því stóð hélt IBM að System One væri „fyrsta fullkomlega samþætta“ skammtatölvan í heiminum, sem gæti breytt gangi fjármálahagkerfisins og vísindagreiningu í náinni framtíð. IBM heldur því fram að System One gæti opnað dyr rannsókna sem myndu leiða til alls kyns vísindalegra uppgötvana og ná háum markmiðum um hagræðingu auðlinda og skipulagningu fyrirtækja. Hins vegar myndi þessi yfirlýsing krefjast mikillar umræðu áður en við gætum komist að endanlegum dómi yfir getu nýjustu uppfinningar IBM. Skammtareikningar eru háðir lögmálum skammtafræðinnar og skammtaaflækju. Þessi lög hafa aldrei verið sönnuð í tilraunum, jafnvel eftir miklar rannsóknir vísindamanna eins og Einstein og Schrodinger. Ýmsar kenningar hunsa enn mörg hugtök skammtafræðinnar og þess vegna, IBM gæti ómögulega leyst þetta allt með System One. Í öðru lagi, á meðan IBM heldur því fram að það myndi breyta gangi viðskiptareikningsgreiningar með þessari, þá er það einfaldlega of flókið til að ná því. Skammtatölvur hafa aðeins skilað tilraunaniðurstöðum enn sem komið er og System One myndi gera það sama. Hvort innleiðing þeirra í raunverulegum iðnaðaraðstæðum sé raunverulega framkvæmanleg eða ekki er spurning um langa greiningu og kenningu.

Mynd: ExtremeTech

Það sem við getum sagt um System One er að það væri vissulega viðmið á sviði rannsókna fyrir skammtatölvun og tilraunaniðurstöður þess myndu opna nýjar hugmyndir til að uppgötva nýja getu skammtafræðinnar sjálfrar. Frekar en að leysa vandamál, er System One líklegast til að starfa sem rannsakandi sem myndi hjálpa okkur að þróa frekar tæki og tækni við skammtagreiningu og halda áfram til að ná árangursríkri hagræðingu auðlinda, áhættugreiningu og sjúkdómsgreiningu með skammtatölvu.

Af hverju IBM Q System One er kannski ekki fullkomna vélin?

Mynd: The Economist

Vegna þess að viðhalda slíkri vél með þeirri tækni sem við varðveitum í dag er spurning um fyllstu vandvirkni, umhyggju og virkt eftirlit. Nauðsynlegt er að skammtatölva sé geymd við frostmark langt undir -100 gráður á Celsíus. Hvers vegna? Vegna þess að skammtaeindir brenglast af jafnvel minnstu sveiflum og þarf að greina þær í nánast kyrrstöðu. Þar sem System One er nýkomið á markað til notkunar í atvinnuskyni, vitum við ekki hversu hæft það er til að viðhalda sjálfu sér frá slíkri röskun. Þar að auki er ólíklegt að IBM fjárfesti allt í eina tilraunaskammtavél, sem þýðir að það hefur örugglega önnur áform með það. Þá er næsta stóra spurningin áreiðanleiki. Án viðeigandi prófunar getur jafnvel IBM ekki fullyrt að það sé hundrað prósent áreiðanlegt til notkunar í atvinnuskyni.

Lestu líka: -

Hvernig á að flýta fyrir Firefox Quantum? Þrátt fyrir nafnið, það eru tímar þar sem Firefox Quantum getur virkað mjög hægt og valdið miklum angist. Ef þú ert...

Er skammtafræði gott skref fyrir fjárhagslega framtíð IBM?

Mynd: Washington Post

Í heiðarlegu áliti, fyrir fyrirtæki sem er meira en 100 ára gamalt, væri fjárhagsleg framtíð ekki aðal áhyggjuefnið áður en það hættir sér í eitthvað. IBM hefur þróað IBM Q System One ekki ein heldur með hjálp vísindamanna, arkitektúrsérfræðinga og hönnuða frá alls kyns alþjóðlegum stofnunum. Ef það hefur gert það er það örugglega meðvitað um hvað það er að gera og hvað það þarf að gera við hugsanlega framtíð IBM Q System One. IBM veit hvað skammtatölvun og markaðsvæðing slíkrar þjónustu í framtíðinni getur skilað sér. Fyrirtækinu hefur nýlega mistekist að laða að sölu með vinsælum tæknivörum og þjónustu eins og farsímatækni og vefþjónustu. Mitt í öllu þessu getur það ekki verið tilraun og villa fyrir IBM að fjárfesta í rannsóknum, þekkingu, fjármunum og framtíðarhlut í tilraunatækni.

Er einhver áhætta tengd?

Mynd: Silicon UK

Þegar maður tæklar með slíkri knúinni tækni eru afleiðingar sem þarf að huga að. Eins og áður hefur verið fjallað um, myndi farsæl umskipti frá tilrauna- til framkvæmdahæfrar skammtatölvunar veita IBM einokun á öðrum fyrirtækjum og setja það í innsta hring stórra fyrirtækja og kannski persónulegt líf okkar. Þar að auki, ef um gervigreindarsamþættingu er að ræða, er það ekki aðeins áhætta að leggja svo mikið magn af gögnum undir sjálfsnám og sjálfsgreiningarvél, heldur líklega hættu. Einnig getur skammtafræði verið fær um að brjóta í bága við dulritunartækni, sem hægt er að nota til að stöðva netárásir og veita örugg samskipti. En ef það er notað öfugt, er hægt að nota það til að brjóta dulkóðaðar skrár ríkisstofnana og fyrirtækjarannsókna. Þannig að ef IBM tekst,

 Það er of snemmt að segja til um hvað IBM getur mögulega gert með Q System One, en menn verða að hafa í huga hvaða afleiðingar slíkt tækniafl getur haft í för með sér með velgengni og framförum. Þar að auki myndi það taka lengri tíma að sleppa algjörlega notkun klassískra tölva fyrir tölvugreiningu þar sem ekki hvert fyrirtæki getur valið um skammtatölvuþjónustu. Í bili gæti IBM orðið fyrsta fyrirtækið til að halda uppi arðbærum skammtatölvuviðskiptum. Munu tilraunir Q System One opna nýjar dyr framleiðni eða munu hafa í för með sér hættu á fullkominni sprengingu vélagreindar og tækni?