211service.com
W wyścigu o zbudowanie najlepszego komputera kwantowego na Ziemi
IBM uważa, że supremacja kwantowa nie jest kamieniem milowym, o który powinniśmy dbać. 26 lutego 2020 r.
Żyrandol kwantowy Rigetti Computing / Justin Fantl
Najbardziej zaawansowany komputer Google nie znajduje się w centrali firmy w Mountain View w Kalifornii ani nigdzie w gorączkowej, rozległej Dolinie Krzemowej. To kilka godzin jazdy na południe w Santa Barbara, w płaskim, bezdusznym parku biurowym zamieszkanym głównie przez firmy technologiczne, o których nigdy nie słyszałeś.
Biuro na planie otwartym mieści kilkadziesiąt biurek. Jest kryty stojak na rowery i wyznaczony parking na deski surfingowe, z deskami spoczywającymi na wspornikach wystających ze ściany. Szerokie podwójne drzwi prowadzą do laboratorium wielkości dużej sali lekcyjnej. Tam, pośród stojaków komputerowych i plątaniny oprzyrządowania, garść cylindrycznych naczyń — każdy nieco większy niż beczka z olejem — zwisa na platformach tłumiących drgania jak ogromne stalowe poczwarki.
Ta historia była częścią naszego wydania z marca 2020 r.
- Zobacz resztę numeru
- Subskrybuj
Na jednym z nich usunięto zewnętrzne naczynie, odsłaniając wielopoziomową plątaninę stalowych i mosiężnych wnętrzności, zwaną żyrandolem. Jest to w zasadzie doładowana lodówka, która z każdą warstwą w dół robi się coraz zimniejsza. Na dole, trzymany w próżni o włos powyżej zera absolutnego, wygląda gołym okiem jak zwykły chip silikonowy. Ale zamiast tranzystorów jest wytrawiony maleńkimi obwodami nadprzewodnikowymi, które w tak niskich temperaturach zachowują się tak, jakby były pojedynczymi atomami podlegającymi prawom fizyki kwantowej. Każdy z nich to bit kwantowy lub kubit — podstawowa informacja — jednostka pamięci komputera kwantowego.
Pod koniec października ubiegłego roku Google ogłosił, że jeden z tych chipów, o nazwie Sycamore, jako pierwszy zademonstrował supremację kwantową, wykonując zadanie, które byłoby praktycznie niemożliwe na klasycznej maszynie. Z zaledwie 53 kubitami Sycamore wykonał obliczenia w ciągu kilku minut, które według Google zajęłyby najpotężniejszy istniejący superkomputer na świecie, Summit, 10 000 lat. Google zachwalało to jako duży przełom , porównując to do premiery Sputnik lub pierwszy lot braci Wright — u progu nowej ery maszyn, dzięki którym najpotężniejszy dzisiejszy komputer będzie wyglądał jak liczydło.
Na konferencji prasowej w laboratorium w Santa Barbara zespół Google przez prawie trzy godziny radośnie odpowiadał na pytania dziennikarzy. Ale ich dobry humor nie był w stanie zamaskować ukrytego napięcia. Dwa dni wcześniej naukowcy z IBM, wiodącego rywala Google w dziedzinie obliczeń kwantowych, storpedowali jego wielkie ujawnienie. Opublikowali artykuł, w którym zasadniczo oskarżali Googlersów o błędne liczenie. IBM uznał, że odtworzenie tego, co zrobił Sycamore, zajęłoby Summit zaledwie kilka dni, a nie tysiącleci. Zapytany, co sądzi o wyniku IBM, Hartmut Neven, szef zespołu Google, wyraźnie unikał bezpośredniej odpowiedzi.
Jay M. Gambetta, Jerry M. Chow i Matthias Steffan
Co zawiera kubit?
-
Tak jak we wczesnych latach komputeryzacji istniały różne konstrukcje tranzystorów, obecnie istnieje wiele sposobów wytwarzania kubitów. Zarówno Google, jak i IBM używają wersji wiodącej metody, nadprzewodzącego kubitu transmonowego, którego głównym komponentem jest złącze Josephsona. Składa się on z pary nadprzewodzących metalowych pasków oddzielonych przerwą o szerokości zaledwie nanometra; efekty kwantowe są wynikiem tego, jak elektrony przekraczają tę lukę.
Można to odrzucić jako zwykłą sprzeczkę akademicką — iw pewnym sensie tak było. Nawet jeśli IBM miał rację, Sycamore i tak wykonał obliczenia tysiąc razy szybciej niż zrobiłby to Summit. I prawdopodobnie minie zaledwie kilka miesięcy, zanim Google zbuduje nieco większą maszynę kwantową, która udowodniła to bez wątpienia.
Głębszy zarzut IBM nie dotyczył jednak tego, że eksperyment Google był mniej udany, niż twierdzono, ale przede wszystkim był to bezsensowny test . W przeciwieństwie do większości świata komputerów kwantowych, IBM nie uważa, że supremacja kwantowa jest momentem braci Wright w tej technologii; w rzeczywistości nawet nie wierzy, że będzie taki moment.
IBM zamiast tego dąży do zupełnie innej miary sukcesu, czegoś, co nazywa przewagą kwantową. To nie jest zwykła różnica słów ani nawet nauki, ale filozoficzna postawa zakorzeniona w historii, kulturze i ambicjach IBM – i być może fakt, że przez osiem lat jej przychody i zyski prawie nieubłaganie spadały, podczas gdy Google i jego firma macierzysta Alphabet tylko odnotowały wzrost ich liczby. Ten kontekst i te różne cele mogą mieć wpływ na to, który – jeśli którykolwiek z nich – wyjdzie na prowadzenie w wyścigu komputerów kwantowych.
Światy oddalone od siebie
Elegancka, rozległa krzywizna Centrum Badawczego Thomasa J. Watsona IBM na przedmieściach na północ od Nowego Jorku, neofuturystyczne arcydzieło fińskiego architekta Eero Saarinena, jest kontynentem i wszechświatem z dala od nijakich wykopalisk zespołu Google. Ukończony w 1961 r. dzięki bonanza IBM wykonanym z komputerów mainframe, ma jakość podobną do muzealnej, przypominając wszystkim, którzy w nim pracują, o przełomowych odkryciach firmy we wszystkim, od geometrii fraktalnej przez nadprzewodniki po sztuczną inteligencję i obliczenia kwantowe.
Szefem liczącego 4000 osób dywizji badawczej jest Dario Gil, Hiszpan, który błyskawicznie wypowiada się, by dotrzymać kroku jego niemal ewangelicznej gorliwości. Za każdym razem, kiedy z nim rozmawiałem, wyliczał historyczne kamienie milowe, mające na celu podkreślenie, jak długo IBM jest zaangażowany w badania związane z obliczeniami kwantowymi (patrz oś czasu po prawej).
Wielki eksperyment: teoria i praktyka kwantowa
Podstawowym elementem składowym komputera kwantowego jest bit kwantowy lub kubit. W klasycznym komputerze bit może przechowywać zarówno 0, jak i 1. Kubit może przechowywać nie tylko 0 lub 1, ale także stan pośredni zwany superpozycją, który może przyjmować wiele różnych wartości. Jedna z analogii mówi, że gdyby informacja była kolorowa, to klasyczny bit mógłby być albo czarny, albo biały. Kubit, gdy jest w superpozycji, może mieć dowolny kolor w widmie, a także może różnić się jasnością.
W rezultacie kubit może przechowywać i przetwarzać ogromną ilość informacji w porównaniu z bitem — a pojemność rośnie wykładniczo w miarę łączenia kubitów. Przechowywanie wszystkich informacji w 53 kubitach na układzie Google Sycamore zajmie około 72 petabajtów (72 miliardy gigabajtów) klasycznej pamięci komputera. Nie potrzeba dużo więcej kubitów, zanim będziesz potrzebować klasycznego komputera wielkości planety.
Ale to nie jest proste. Delikatne i łatwe do wzburzenia kubity muszą być niemal idealnie izolowane od ciepła, wibracji i zabłąkanych atomów – stąd lodówki z żyrandolami w laboratorium kwantowym Google. Nawet wtedy mogą funkcjonować przez co najwyżej kilkaset mikrosekund, zanim zdekoherują się i stracą swoją superpozycję.
A komputery kwantowe nie zawsze są szybsze od klasycznych. Są po prostu inne, szybsze w niektórych rzeczach, a wolniejsze w innych i wymagają innego rodzaju oprogramowania. Aby porównać ich wydajność, musisz napisać klasyczny program, który w przybliżeniu symuluje program kwantowy.
Do swojego eksperymentu Google wybrał test porównawczy zwany losowym próbkowaniem obwodów kwantowych. Generuje miliony liczb losowych, ale z niewielkimi odchyleniami statystycznymi, które są cechą charakterystyczną algorytmu kwantowego. Gdyby Sycamore był kieszonkowym kalkulatorem, byłoby to równoznaczne z wciskaniem przypadkowych przycisków i sprawdzaniem, czy wyświetlacz pokazuje oczekiwane rezultaty.
Google symulowało części tego na własnych ogromnych farmach serwerów, a także na Summit, największym superkomputerze na świecie, w Oak Ridge National Laboratory. Naukowcy oszacowali, że wykonanie całego zadania, które zajęło Sycamore 200 sekund, zajęłoby szczytowi około 10 000 lat. Voilà: supremacja kwantowa.
Jaki więc był sprzeciw IBM? Zasadniczo istnieją różne sposoby, aby klasyczny komputer symulował maszynę kwantową – i że oprogramowanie, które piszesz, sposób, w jaki dzielisz dane i przechowujesz je, a także sprzęt, którego używasz, mają duży wpływ na szybkość symulacji może biec. IBM powiedział, że Google założył, że symulacja będzie musiała zostać podzielona na wiele kawałków, ale Summit, z 280 petabajtami pamięci, jest wystarczająco duży, aby jednocześnie utrzymać pełny stan Sycamore. (I IBM zbudował Summit, więc powinien wiedzieć).
Ale przez dziesięciolecia firma zyskała reputację walczącej o przekształcenie swoich projektów badawczych w sukcesy komercyjne. Weźmy, ostatnio, Watson, Niebezpieczeństwo! -odtwarzanie sztucznej inteligencji, którą IBM próbował przekształcić w medycznego guru robota. Miał dostarczać diagnozy i identyfikować trendy w oceanach danych medycznych, ale pomimo dziesiątek partnerstw z dostawcami opieki zdrowotnej, było niewiele zastosowań komercyjnych, a nawet te, które się pojawiły, przyniosły mieszane rezultaty.
Zespół obliczeń kwantowych, jak mówi Gil, próbuje przerwać ten cykl, prowadząc równolegle badania i rozwój biznesu. Niemal tak szybko, jak miał działające komputery kwantowe, zaczął udostępniać je osobom postronnym, umieszczając je w chmurze, gdzie można je programować za pomocą prostego interfejsu typu „przeciągnij i upuść”, który działa w przeglądarce internetowej. IBM Q Experience, uruchomiony w 2016 roku, składa się obecnie z 15 publicznie dostępnych komputerów kwantowych o wielkości od 5 do 53 kubitów. Korzysta z nich około 12 000 osób miesięcznie, od badaczy akademickich po dzieci w wieku szkolnym. Czas na mniejszych maszynach jest bezpłatny; IBM twierdzi, że ma już ponad 100 klientów płacących (nie powie ile) za korzystanie z większych.
Żadne z tych urządzeń – ani żaden inny komputer kwantowy na świecie, z wyjątkiem Sycamore firmy Google – nie pokazało jeszcze, że może pokonać klasyczną maszynę w czymkolwiek. Dla IBM nie o to teraz chodzi. Udostępnienie maszyn online pozwala firmie dowiedzieć się, czego mogą od nich potrzebować przyszli klienci, a zewnętrznym programistom nauczyć się pisać dla nich kod. To z kolei przyczynia się do ich rozwoju, czyniąc kolejne komputery kwantowe lepszymi.
Firma wierzy, że ten cykl jest najszybszą drogą do tak zwanej przewagi kwantowej, przyszłości, w której komputery kwantowe niekoniecznie zostawią klasyczne w kurzu, ale zrobią to. niektóre przydatne rzeczy nieco szybciej lub wydajniej — na tyle, aby były opłacalne ekonomicznie. Podczas gdy supremacja kwantowa jest pojedynczym kamieniem milowym, przewaga kwantowa jest kontinuum, jak mówią IBMerzy – stopniowo rozszerzającym się światem możliwości.
Powiązana historia
Powiązana historia W pierwszym odcinku naszego nowego podcastu, Deep Tech, zagłębiamy się w historię kryjącą się za dwoma małymi słowami, które mogą zmienić świat.Taka jest więc wielka zunifikowana teoria firmy Gil o IBM: że łącząc swoje dziedzictwo, wiedzę techniczną, potencjał umysłowy innych ludzi i poświęcenie dla klientów biznesowych, może budować użyteczne komputery kwantowe szybciej i lepiej niż ktokolwiek inny.
Z tego punktu widzenia IBM postrzega demonstrację supremacji kwantowej Google jako sztuczkę salonową, mówi Scott Aaronson, fizyk z University of Texas w Austin, który przyczynił się do opracowania algorytmów kwantowych używanych przez Google. W najlepszym razie jest to efektowne odwrócenie uwagi od prawdziwej pracy, która musi się odbyć. W najgorszym przypadku jest to mylące, ponieważ może sprawić, że ludzie pomyślą, że komputery kwantowe mogą pokonać klasyczne w czymkolwiek, a nie w jednym bardzo wąskim zadaniu. „Supremacy” to angielskie słowo, którego opinia publiczna nie będzie mogła źle zinterpretować, mówi Gil.
Google widzi to oczywiście zupełnie inaczej.
Wejdź do start-upu
Google był przedwcześnie rozwiniętą ośmioletnią firmą, kiedy po raz pierwszy zaczął majstrować przy problemach kwantowych w 2006 roku, ale nie utworzył dedykowanego laboratorium kwantowego do 2012 roku – w tym samym roku John Preskill, fizyk z Caltech, ukuł termin supremacja kwantowa .
Kierownikiem laboratorium jest Hartmut Neven, niemiecki informatyk o władczej prezencji i zamiłowaniu do szyku w stylu Burning Man; Raz widziałem go w futrzanym niebieskim płaszczu, a innym razem w całkowicie srebrnym stroju, w którym wyglądał jak grungy astronauta. (Moja żona kupuje mi te rzeczy, wyjaśnił.) Początkowo Neven kupił maszynę zbudowaną przez zewnętrzną firmę D-Wave i spędził trochę czasu, próbując osiągnąć nad nią supremację kwantową, ale bez powodzenia. Mówi, że przekonał Larry'ego Page'a, ówczesnego dyrektora generalnego Google, do zainwestowania w budowę komputerów kwantowych w 2014 roku, obiecując mu, że Google podejmie wyzwanie Preskill: Powiedzieliśmy mu: „Słuchaj, Larry, za trzy lata wrócimy i postawimy prototyp chip na twoim stole, który może przynajmniej obliczyć problem przekraczający możliwości klasycznych maszyn.
Nie mając wiedzy IBM o kwantach, Google zatrudnił zespół z zewnątrz, kierowany przez Johna Martinisa, fizyka z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Barbara. Martinis i jego grupa byli już jednymi z najlepszych producentów komputerów kwantowych na świecie — udało im się połączyć razem do dziewięciu kubitów — a obietnica Nevena złożona Page'owi wydawała się wartościowym celem, do którego mogli dążyć.
IBM
Jak zaprogramować komputer kwantowy
-
Na najbardziej podstawowym poziomie oprogramowanie w klasycznych komputerach jest sekwencją bramek logicznych, takich jak NOT, OR i NAND, które zmieniają zawartość (0 lub 1) bitów. Podobnie oprogramowanie kwantowe składa się z sekwencji bramek logicznych działających na kubity, ale ma większy i bardziej egzotyczny zestaw bramek o nazwach takich jak SWAP (który zamienia wartości dwóch kubitów), Pauli-X (kwantowa wersja Brama NOT, która odwraca wartość kubitu) i Hadamarda (która zmienia kubit z 0 lub 1 w superpozycję 0 i 1). Jak dotąd nie ma kwantowych odpowiedników języków wyższego poziomu, takich jak C++ lub Java, ale zarówno Google, jak i IBM stworzyły interfejsy graficzne, takie jak ten przedstawiony powyżej, aby ułatwić programowanie za pomocą bramek.
Trzyletni termin nadszedł i minął, ponieważ zespół Martinisa walczył o to, aby chip był wystarczająco duży i wystarczająco stabilny, aby sprostać wyzwaniu. W 2018 roku Google wypuściło swój największy dotychczas procesor, Bristlecone. Z 72 kubitami znacznie wyprzedził wszystko, co zrobili jego rywale, a Martinis przewidywał, że w tym samym roku osiągnie supremację kwantową. Ale kilku członków zespołu pracowało równolegle nad inną architekturą chipową, zwaną Sycamore, która ostatecznie okazała się być w stanie zrobić więcej przy mniejszej liczbie kubitów. W związku z tym był to chip 53-kubitowy – pierwotnie 54, ale jeden z nich uległ awarii – który ostatecznie wykazał się supremacją zeszłej jesieni.
Z praktycznego punktu widzenia program użyty w tej demonstracji jest praktycznie bezużyteczny — generuje liczby losowe, do czego nie jest potrzebny komputer kwantowy. Ale generuje je w szczególny sposób, który klasyczny komputer byłby bardzo trudny do odtworzenia, ustanawiając w ten sposób dowód koncepcji (patrz następna strona).
Zapytaj IBM, co myślą o tym osiągnięciu, a otrzymasz bolesny wygląd. Nie podoba mi się słowo [przewaga] i nie podobają mi się implikacje, mówi Jay Gambetta, ostrożnie wypowiadany Australijczyk, który kieruje zespołem kwantowym IBM. Jak mówi, problem polega na tym, że praktycznie niemożliwe jest przewidzenie, czy dane obliczenia kwantowe będą trudne dla klasycznej maszyny, więc pokazanie tego w jednym przypadku nie pomoże znaleźć innych.
Wszystkim, z którymi rozmawiałem spoza IBM, ta odmowa traktowania supremacji kwantowej jako znaczącego progu uporu. Każdy, kto kiedykolwiek będzie miał komercyjną ofertę, musi najpierw wykazać się wyższością. Myślę, że to tylko podstawowa logika, mówi Neven. Nawet Will Oliver, łagodnie usposobiony fizyk z MIT, który był jednym z najbardziej bezstronnych obserwatorów sporu, mówi: „To bardzo ważny kamień milowy, aby pokazać komputer kwantowy przewyższający w jakimś zadaniu komputer klasyczny, cokolwiek to jest.
Skok kwantowy
Niezależnie od tego, czy zgadzasz się ze stanowiskiem Google, czy IBM, kolejny cel jest jasny, mówi Oliver: zbudować komputer kwantowy, który może zrobić coś pożytecznego. Istnieje nadzieja, że takie maszyny mogą pewnego dnia rozwiązać problemy, które wymagają obecnie niewykonalnych ilości mocy obliczeniowej typu brute-force, takie jak modelowanie złożonych molekuł, aby pomóc w odkrywaniu nowych leków i materiałów lub optymalizacja przepływu ruchu w mieście w czasie rzeczywistym w celu zmniejszenia zatorów lub wydłużenie -terminowe prognozy pogody. (W końcu mogą być w stanie złamać kody kryptograficzne używane dzisiaj do zabezpieczania komunikacji i transakcji finansowych, chociaż do tego czasu większość świata prawdopodobnie przyjmie kryptografię odporną na kwanty). zadanie będzie lub jak duży komputer będzie potrzebny do jego wykonania.
Ta niepewność dotyczy zarówno sprzętu, jak i oprogramowania. Jeśli chodzi o sprzęt, Google uważa, że jego obecne projekty chipów mogą doprowadzić go do wartości od 100 do 1000 kubitów. Jednak tak jak osiągi samochodu nie zależą tylko od wielkości silnika, tak wydajność komputera kwantowego nie zależy po prostu od liczby kubitów. Należy wziąć pod uwagę wiele innych czynników, w tym jak długo można je powstrzymać przed dekoherencją, jak bardzo są podatne na błędy, jak szybko działają i jak są ze sobą połączone. Oznacza to, że każdy działający dziś komputer kwantowy osiąga tylko ułamek swojego pełnego potencjału.
Dekoherencja
-
Kubity przechowują informacje tak, jak sito przechowuje wodę; nawet te najbardziej stabilne ulegają dekoherencji lub wypadają ze swoich kruchych stanów kwantowych w ciągu kilkuset mikrosekund. Jeszcze wcześniej błędy zaczynają się piętrzyć. Oznacza to, że komputer kwantowy może wykonać tylko tyle sum, zanim się zatrzyma. Większe chipy Google dekoherują po 30 do 40 mikrosekundach, czyli wystarczająco długo, aby przejść przez sekwencję do 40 bramek logiki kwantowej. IBM może osiągnąć nawet 500 mikrosekund, ale przetwarza również bramki wolniej.
Tymczasem oprogramowanie dla komputerów kwantowych jest tak samo w powijakach, jak same maszyny. W klasycznym informatyce języki programowania są teraz kilka poziomów usuniętych z surowego kodu maszynowego, z którego musieli korzystać wcześni programiści, ponieważ sedno tego, jak dane są przechowywane, przetwarzane i przetaczane, jest już ustandaryzowane. Na klasycznym komputerze, kiedy go programujesz, nie musisz wiedzieć, jak działa tranzystor, mówi Dave Bacon, który kieruje pracami nad oprogramowaniem w zespole Google. Z drugiej strony kod kwantowy musi być wysoce dostosowany do kubitów, na których będzie działał, aby wycisnąć jak najwięcej z ich temperamentu. Oznacza to, że kod dla chipów IBM nie będzie działał na kodach innych firm, a nawet techniki optymalizacji 53-kubitowego Sycamore firmy Google niekoniecznie będą dobrze działać na jego przyszłym, 100-kubitowym bracie. Co ważniejsze, oznacza to, że nikt nie jest w stanie przewidzieć, jak trudnym problemem będzie te 100 kubitów.
Najbardziej, na co ktokolwiek odważy się mieć nadzieję, jest to, że komputery z kilkoma setkami kubitów zostaną nakłonione do symulacji jakiejś umiarkowanie złożonej chemii w ciągu najbliższych kilku lat – być może nawet na tyle, aby przyspieszyć poszukiwania nowego leku lub wydajniejszej baterii. Jednak dekoherencja i błędy zatrzymają wszystkie te maszyny, zanim będą mogły zrobić coś naprawdę trudnego, jak złamanie kryptografii.
Aby zbudować komputer kwantowy o mocy 1000 kubitów, potrzeba miliona rzeczywistych kubitów.
Będzie to wymagało odpornego na awarie komputera kwantowego, który potrafi kompensować błędy i działać w nieskończoność, tak jak robią to klasyczne komputery. Oczekiwanym rozwiązaniem będzie stworzenie nadmiarowości: sprawić, by setki kubitów działały jak jeden, we wspólnym stanie kwantowym. Wspólnie mogą korygować błędy poszczególnych kubitów. A gdy każdy kubit ulegnie dekoherencji, jego sąsiedzi przywrócą go do życia w niekończącym się cyklu wzajemnej reanimacji.
Typowe przewidywanie jest takie, że osiągnięcie tej stabilności wymagałoby aż 1000 połączonych kubitów – co oznacza, że do zbudowania komputera o mocy 1000 kubitów potrzeba miliona rzeczywistych kubitów. Google ostrożnie szacuje, że może zbudować milion kubitów w ciągu 10 lat, mówi Neven, chociaż istnieją pewne duże przeszkody techniczne do pokonania, w tym jedna, w której IBM może jeszcze mieć przewagę nad Google (patrz strona obok).
Do tego czasu wiele mogło się zmienić. Nadprzewodzące kubity, z których obecnie korzystają Google i IBM, mogą okazać się lampami próżniowymi swoich czasów, zastąpionymi czymś znacznie bardziej stabilnym i niezawodnym. Naukowcy na całym świecie eksperymentują z różnymi metodami tworzenia kubitów, choć niewiele z nich jest wystarczająco zaawansowanych, aby budować działające komputery. Konkurencyjne start-upy, takie jak Rigetti, IonQ lub Quantum Circuits, mogą osiągnąć przewagę w określonej technice i przeskoczyć większe firmy.
Opowieść o dwóch transmonach
Kubity transmonowe Google i IBM są prawie identyczne, z jedną małą, ale potencjalnie kluczową różnicą.
Zarówno w komputerach kwantowych Google, jak i IBM same kubity są kontrolowane przez impulsy mikrofalowe. Drobne wady produkcyjne oznaczają, że żadne dwa kubity nie odpowiadają na impulsy o dokładnie tej samej częstotliwości. Są na to dwa rozwiązania: zmień częstotliwość impulsów, aby znaleźć słodki punkt każdego kubitu, jak potrząsanie źle wyciętym kluczem w zamku, aż się otworzy; lub użyj pól magnetycznych, aby dostroić każdy kubit do odpowiedniej częstotliwości.
IBM stosuje pierwszą metodę; Google używa drugiego. Każde podejście ma plusy i minusy. Przestrajalne kubity Google działają szybciej i dokładniej, ale są mniej stabilne i wymagają więcej obwodów. Kubity IBM o stałej częstotliwości są bardziej stabilne i prostsze, ale działają wolniej.
Z technicznego punktu widzenia, przynajmniej na tym etapie, jest to porażka. Jeśli chodzi o filozofię korporacyjną, jest to różnica między Google a IBM w skrócie – a raczej w kubicie.
Google zdecydował się na zwinność. Ogólnie rzecz biorąc, nasza filozofia idzie nieco bardziej w kierunku większej kontroli kosztem liczb, których ludzie zwykle szukają, mówi Hartmut Neven.
Z drugiej strony IBM wybrał niezawodność. Jest ogromna różnica między przeprowadzeniem eksperymentu laboratoryjnego a opublikowaniem artykułu, a stworzeniem systemu z niezawodnością na przykład 98%, w którym można go uruchamiać przez cały czas, mówi Dario Gil.
IBM
W tej chwili Google ma przewagę. Jednak w miarę jak maszyny stają się coraz większe, korzyść może przesunąć się na IBM. Każdy kubit jest kontrolowany przez osobne przewody; przestrajalny kubit wymaga jednego dodatkowego przewodu. Ustalenie okablowania dla tysięcy lub milionów kubitów będzie jednym z najtrudniejszych wyzwań technicznych, przed jakimi stoją obie firmy; IBM twierdzi, że to jeden z powodów, dla których zdecydowali się na kubit o stałej częstotliwości. Martinis, szef zespołu Google, mówi, że osobiście spędził ostatnie trzy lata na szukaniu rozwiązań okablowania. To tak ważny problem, że nad nim pracowałem – żartuje.
Nowe prawo Mooreu2019s?
-
Zamiast liczyć kubity, IBM śledzi to, co nazywa objętością kwantową, miarą tego, z jaką złożonością komputer może faktycznie obsłużyć. Jego celem jest podwojenie tej miary co roku — kwantowa wersja słynnego prawa Moore'a, które IBM nazwał prawem Gambetty, na cześć Jaya Gambetty, jego głównego teoretyka kwantowego. Do tej pory odbywa się od trzech lat. Tyle danych miał Gordon Moore, kiedy w 1965 r. postulował Prawo Moore'a.
Ale biorąc pod uwagę ich wielkość i bogactwo, zarówno Google, jak i IBM mają szansę stać się poważnymi graczami w branży komputerów kwantowych. Firmy będą wynajmować swoje maszyny, aby rozwiązywać problemy w sposób, w jaki obecnie wynajmują przechowywanie danych w chmurze i moc obliczeniową od Amazon, Google, IBM lub Microsoft. A to, co zaczęło się jako bitwa między fizykami i informatykami, przekształci się w rywalizację między działami usług biznesowych i działami marketingu.
Która firma jest najlepiej przygotowana do wygrania tego konkursu? IBM, ze swoimi spadającymi dochodami, może mieć większe poczucie pilności niż Google. Z gorzkiego doświadczenia zna koszty powolnego wejścia na rynek: zeszłego lata, dokonując najdroższego zakupu w historii, przekazał ponad 34 miliardy dolarów na Red Hat, dostawcę usług w chmurze typu open source, próbując dogonić Amazon i Microsoft w tej dziedzinie i odwrócić swoje finansowe fortuny. Jego strategia umieszczania maszyn kwantowych w chmurze i budowania płatnego biznesu od samego początku wydaje się być zaprojektowana tak, aby dać jej przewagę.
Google zaczął ostatnio podążać za przykładem IBM, a jego komercyjnymi klientami są teraz Departament Energii USA, Volkswagen i Daimler. Powód, dla którego nie zrobił tego wcześniej, mówi Martinis, jest prosty: nie mieliśmy zasobów, aby umieścić go w chmurze. Ale to inny sposób na powiedzenie, że miał luksus braku konieczności priorytetowego traktowania rozwoju biznesu.
To, czy ta decyzja da IBM przewagę, jest zbyt wcześnie, by powiedzieć, ale prawdopodobnie ważniejsze będzie to, w jaki sposób obie firmy wykorzystają swoje inne mocne strony do rozwiązania problemu w nadchodzących latach. IBM, mówi Gil, skorzysta z pełnego doświadczenia w zakresie stosów we wszystkim, od materiałoznawstwa i produkcji chipów po obsługę dużych klientów korporacyjnych. Z drugiej strony Google może pochwalić się kulturą innowacji w stylu Doliny Krzemowej i dużą praktyką w szybkim zwiększaniu skali działalności.
Jeśli chodzi o samą supremację kwantową, będzie to ważny moment w historii, ale to nie znaczy, że będzie decydujący. W końcu wszyscy wiedzą o pierwszym locie braci Wright, ale czy ktoś pamięta, co robili później?