Самый мощный в мире квантовый компьютер на самом деле не квантовый

23 Августа 2016 в 12:00, Николай Хижняк 22 430 просмотров 15

d-wave-2x

В июле 2016 года компания Lockheed Martin увеличила производительность своего Центра квантовых вычислений (находится в Институте научной информации, США) за счет 1098 кубитов. Компания, занимающаяся разработкой систем безопасности и аэрокосмическими технологиями, вот уже в течение шести с половиной лет интересуется сферой квантовых вычислений. Оно и неудивительно. В ближайшие 20 лет эта технология обещает оказать серьезное влияние практически на все, что только можно, начиная от проектов академических исследований и заканчивая виртуальной кибербезопасностью.

Квантовый скачок

Lockheed Martin доказывает, что преимущества квантовых вычислений можно получить уже сейчас, даже несмотря на то, что настоящих полноценных функционирующих квантовых компьютеров еще не создано.

Первой квантовой системой, которую Lockheed Martin купила у компании D-Wave Systems, был компьютер «Rainier», работающий на базе 128 кубитов и известный также под названием D-Wave One. Позже систему заменили на компьютер «Vesuvius» с 512 кубитами на борту, который, в свою очередь, совсем недавно был заменен еще более продвинутой системой D-Wave 2X с поддержкой уже 1152 кубитов.

«Это коммерчески доступный компьютер. Вы правда можете купить себе такой, если хотите. Но на самом деле это больше экспериментальная система, предназначенная для научных разработок и исследований», — говорит Грег Таллант, глава Центра квантовых вычислений компании Lockheed Martin.

«Она не является системой, готовой для массового рынка, но если хотите, то вы можете купить ее и использовать почти так же, как вы используете обычные компьютеры».

Чуть позже вы поймете, почему слово «почти» здесь имеет решающее значение.

Перед собственно самой покупкой представители Lockheed Martin несколько раз посещали главный офис компании D-Wave в Ванкувере. Система, по мнению специалистов, показала себя «многообещающей», и поэтому было решено приобрести один компьютер. Следующим шагом было подписание соглашения о сотрудничестве с Университетом Южной Калифорнии. Одним из результатов сотрудничества стало строительство Центра квантовых вычислений.

Подписанное соглашение позволяет Университету Южной Калифорнии использовать систему для своих исследований и проводить тесты компьютера. Lockheed Martin, в свою очередь, может использовать эту информацию для исследования вопроса перспективного использования технологий квантовых вычислений в различных сферах.

Основной сферой применения подобной квантовой системы изначально рассматривалась проверка и подтверждение работоспособности других готовых программных продуктов. Однако диапазон интересующих направлений решено было увеличить. Важнейшей новой сферой в списке интересов, пожалуй, является машинное обучение, однако систему также рассматривают в качестве мощного инструмента для планирования и прогнозирования.

«С увеличением числа необходимых для решения задач, связанных с отдельно взятой гипотетической растущей проблемой, увеличивается и число возможностей, которые следует рассмотреть для решения этой проблемы», — объясняет Таллант.

«Пример такой задачи можно рассмотреть на классической «задаче коммивояжера» в направлении комбинаторной оптимизации».

Задача коммивояжера заключается в отыскивании самого выгодного маршрута, проходящего через указанные города хотя бы по одному разу с последующим возвратом в исходный город. Эту задачу можно решить и с помощью нынешних компьютеров, однако квантовые аппаратные средства потенциально способны многократно повысить скорость вычислений, особенно в случае если число этих городов в задаче будет постоянно увеличиваться.

d-wave2x

Компьютер D-Wave

Талланту и его команде пока не довелось продемонстрировать преимущества их системы D-Wave над классическими компьютерами при решении этой задачи, однако шаг вперед уже сделан. Как сделана и ставка на будущие технологические свершения с помощью самого мощного на сегодняшний день квантового компьютера с 1152 кубитами на борту, который компания приобрела в июле этого года.

Самый мощный?

«Здесь есть некоторая особенность», — говорит Таллант.

«Нынешний чип, использующийся в системе, обладает 1152 кубитами. Однако когда вы собираете подобные системы, то необходимо провести калибровочный процесс. В рамках этого процесса некоторые кубиты могут не пройти проверку и, следовательно, в дальнейшем не могут использоваться в вычислительных процессах».

Другими словами, купили вы, скажем, смартфон на 32 гигабайта внутренней памяти. Запускаете его впервые и обнаруживаете, что на самом деле все обещанные вам 32 гигабайта памяти вам недоступны. Они, конечно же, в устройстве имеются, но то, что находится под крышкой, и тот объем памяти, который вам доступен по факту, — это несколько разные вещи.

«Наш 1152-кубитный процессор после прохождения калибровки имеет 1098 доступных кубитов», — говорит Таллант.

«Важность числа доступных кубитов всецело связана со сложностью подзадач, которые требуется решить для поиска ответа на основной вопрос. Например, если у вас имеется всего 512 кубитов, то и сложность проблемы, с которой система сможет справиться, наиболее эффективно ограничена числом этих кубитов. В данном конкретном случае речь идет о задаче, которая может иметь 512 переменных. На практике же это число будет на порядок ниже, около 200 переменных».

В мае этого года компания IBM гордо объявила о том, что собирается открыть академикам и энтузиастам доступ к своему квантовому 5-кубитному компьютеру через веб-платформу IBM Experience. К чему фанфары IBM, в то время как D-Wave, казалось бы, уже продает квантовые компьютеры с количеством кубитов, превышающим число кубитов в системе IBM? Ответ прост: квантовый компьютер Lockheed Martin (точнее D-Wave Systems) — не совсем квантовый.

Квантовый квантовому рознь

Сердцами систем IBM и Lockheed Martin действительно являются сверхпроводящие кубиты, многообещающие элементарные носители квантовой информации, на базе которых исследователи надеются однажды создать настоящий универсальный квантовый компьютер. Слово «однажды» здесь ключевое, так как такой компьютер пока не создан.

Систему IBM нельзя рассматривать как «универсальный» квантовый компьютер, потому что машина не способна выполнять те задачи, с которыми справляются классические компьютеры. Именно особенность выполнять все задачи и будет характеризовать универсальный квантовый компьютер.

Система D-Wave, использующаяся компанией Lockheed Martin, тоже не подпадает под это определение. По сути, это скорее установка квантового отжига (нормализации), а не полноценный квантовый компьютер. Система способна справляться лишь с ограниченным числом задач.

d-wave

Процессор D-Wave

«Система D-Wave — это не компьютер общего назначения. Он способен решать определенные задачи на базе алгоритмов модели Изинга», — говорит Таллант, описывая этот компьютер как «систему для оптимизированных решений» таких проблем, как, например, расчет наиболее эффективного использования ресурсов (времени и топлива, например) при наличии различных сценариев проблемы.

«В этом ключе можно говорить лишь о квантовом отжиге. Мы вносим в машину задачи, ответы на которые нам известны. После этого загружаем в нее задачи, ответы на которые нужно будет найти. После чего мы попробуем совместить информацию обеих задач. В конечном итоге на основе решений-кандидатов мы сможем получить ответ на нашу задачу».

«В некотором смысле этот способ позволяет применять известный вам метод решения задачи, даже если истинный метод решения этой задачи вам изначально неизвестен. Другими словами, вы получаете ответ на задачу, даже если не знаете, как ее решить».

Работает — и ладно

На данный момент, по сравнению с другими аналогичными системами, D-Wave может похвастаться наличием самого большого числа доступных для работы кубитов. Тем не менее радоваться пока рано, потому что перед нами не полноценная универсальная квантовая система, о которой так долго мечтают не только люди, которые занимаются созданием квантовых компьютеров, но и ученые, которые очень хотят на таких компьютерах поработать.

«Это определенно не универсальный квантовый компьютер. Это нормализатор», — говорит Таллант.

«Компьютер D-Wave не универсален. Пока современная наука пока не позволяет создать все необходимые компоненты для постройки универсальной квантовой системы. Мы и сами были бы рады получить ее в свое распоряжение».

Самый мощный в мире квантовый компьютер на самом деле не квантовый

Приложение
Hi-News.ru

Новости высоких технологий в приложении для iOS и Android.

15 комментариев

  1. Ванихаббат

    "Другими словами, вы получаете ответ на задачу, даже если не знаете, как ее решить"

    42

  2. PUNCK

    Пока современная наука пока не позволяет ...?

  3. uran

    Т.е. вот этот ящик, что на фото, только под задачи оптимизации? Какой то махинацией попахивает. (отправлено из Android приложения Hi-News.ru)

  4. Elitnyy

    Это получается где-то 2000 обычных бит (отправлено из Android приложения Hi-News.ru)

    • Timon

      это много?
      сколько их в норм пк?
      я так понимаю, это большой и мощный калькуляторо, для ученых!?
      и хотят сказать, это калькулятор, ну это пока что? :) ну это получается, возможно создадим, для ученых, сверх мощный калькулятор, в будущем? или же что то еще круче?
      я так понимаю, нужны хорошие програмисты и хорошая синхронизация, кванткомп с пк?

  5. Vladimir8

    Начнем с того что еще не разработали ПО для квантовых вычислений. Есть эмуляция.
    Мне кажется это из их числа, по сути я еще не слышал чтобы кто то работал полноценно с даже с 1 кубитом.

    • Mark Lee

      Начнем с того, что квантовая механика пока еще является теоретическим разделом теоретической науки.

  6. Sledopit

    А какой тогда этот "компютер" ? Заголовок некорректный.

  7. nim_cch

    Когда уже одепты квантовой религии угомонятся? Эта бредятина про кванты уже тянется 100 лет, и никакой пользы от нее нет.

    • casio

      Директора покупают яхты и самолеты а вы говорите пользы нет.
      А если быть точным то польза и есть и нет одновременно. Это же квантовая польза.

    • horizont

      Попробуй продать директору фирмы который производит ракеты , танки и истрибители фуфло , по моему никто не настолько глуп . (отправлено из приложения Hi-News.ru)

    • sergei.krutoi

      Абсолютно согласен! (отправлено из приложения Hi-News.ru)

  8. wokster

    Статья морально устарела. Так как уже есть полностью программируемый квантовый компьютер, о чем свидетельствует запись на nature:
    http://www.nature.com/nature/journal/v536/n7614/full/nature18648.html

Новый комментарий

Для отправки комментария вы должны авторизоваться или зарегистрироваться.