IBM kuantum bilgisayarının iç yapısı ilk kez ortaya çıktı ve 2018 kuantum hegemonyası savaş tahmini
Xinzhiyuan Derlemesi
Kaynak: IBM, Engadget
Derleme: Zhang Qian, Ai Xiaobao
Xin Zhiyuan Rehberi Bu hafta, IBM'in 50 kübitlik prototiplerinin iç yapı şeması ortaya çıktı ve bu makinenin yapısını ve ilkelerini tam olarak gösterdi. IBM, "kuantum hegemonyası" yolunda iddialı ama aynı zamanda birçok sorunla da karşı karşıya. Aynı zamanda, Google ve Microsoft gibi büyük şirketlerin rekabeti, 2018 kuantum üstünlüğü dramını son derece heyecan verici ve dört gözle beklemeye değer hale getirdi!
Kasım 2017'de IBM, benzer performans göstergelerine sahip 50 kübitlik prototiplerin başarılı bir şekilde inşa edildiğini ve ölçüldüğünü duyurdu.
Elli kübitin genellikle sıradan süper bilgisayarların yapamayacağı görevleri yerine getirebileceği düşünülmektedir. IBM'in hamlesi aynı zamanda "kuantum üstünlüğünde" bir kilometre taşı adımıdır.
IBM'in bu hafta San Francisco'da düzenlenen açılış Index geliştirici konferansında, şirket 50 kbit prototip gösterdi. Daha da önemlisi, prototipin iç yapısı aynı zamanda ortaya çıktı.
Bununla birlikte, IBM'in 50 kübitlik prototipi çok gelişmiş görünse de, kuantum hesaplama hala emekleme aşamasında ve IBM dahil şirketler, kuantum hesaplamanın bir sonraki adımının nereye gideceğinden emin değil.
Aynı zamanda, yalnızca IBM değil, Google (49 kübit), Microsoft ve birkaç Japon şirketi ve araştırma kurumu, gelişen kuantum hesaplama alanında "kuantum üstünlüğü" elde etmek istiyor.
Alibaba Cloud Quantum Lab'ın baş bilim adamı ve Zhijiang Lab'in müdür yardımcısı Shi Yaoyun, yıllık kuantum hesaplama dramasının 2018'de sahneleneceğine inanıyor. Birkaç büyük şirket arasında bir kuantum hegemonyası olacak ve kuantum hesaplama gelecekte birçok değişiklikle karşılaşacak.
Dünyanın her yerinden risk sermayedarları, büyük şirketler ve hükümetler, kuantum hesaplamanın inşa yarışında oynuyorlar ve bu aşamayı çok canlı gösteriyor.
Yapısal çizim gösterimi: IBM 50 qubit prototip demontajı
Açığa çıkan IBM50 qubit prototipinin iç yapısı buna benzer.
Kuantum işlemenin kullanılması, mutlak sıfıra yakın sabit bir sıcaklığın korunmasını gerektirir. Bu detaylı iç yapı diyagramı her bir bileşenin özelliklerini ayrıntılı olarak açıklamaktadır. "Buzdolabının" tamamı, 2.000'den fazla bilgisayar tarafından yapılan böyle bir ortam yaratmak için iki helyum izotopunun karıştırma özelliklerini kullanır.
Qubit sinyal yükseltici
Amplifikatörlerden birinin 4 Kelvin'de sabit olması gerekir
Mikrodalga hatları girişi
Her kap, sinyal gönderme sürecinde termal gürültüyü kontrol etmek ve sinyalleri okumak için kübitleri koruyan buzdolabı benzeri bir ortamdadır.
Süper iletken koaksiyel hatlar
Enerji kaybını en aza indirmek için, birinci ve ikinci bağlantı şaftları arasına bir sinyal koaksiyel hattı yerleştirilir ve amplifikatör kademesi süper iletkenlerden yapılır.
Kuantum yükselteçleri
Manyetik siperdeki kuantum amplifikatörü okuma sinyalini güçlendirir ve gürültüyü en aza indirir.
Karışım odası
Buzdolabının alt kısmında bulunan karıştırma odası, işlemci ve ilgili bileşenlerin sıcaklığını dış alandan daha soğuk olan 15mK'ye düşürmek için gerekli soğutma kapasitesini sağlar.
Kriyojenik izolatörler
Kriyojenik izolatör, gürültünün kalitesini etkilemesini önlerken kuantum sinyalini ileri gönderebilir.
Cryoperm kalkanı
Kuantum işlemci, elektromanyetik radyasyondan korumak ve sinyal kalitesini kontrol etmek için koruyucu bir katmana yerleştirilmiştir.
Verimli ve kırılgan bir arada var: kuantum bilgisayarlar sıcaklık, mikrodalga, foton ve diğer parazitlere karşı oldukça hassastır
Kuantum bilgisayarlar, karmaşık moleküllerin modellenmesi gibi belirli denklemleri daha etkili bir şekilde çözebilir. Ancak bu yüksek verimlilik, sistem kırılganlığından etkilenir.
Şu anda, kübitin tutarlılık süresi bozulmadan önce 90 mikrosaniyede zirveye ulaşmaktadır. Başka bir deyişle, Bir kübit 1 olarak belirlenmişse, 0.0009 saniye boyunca sadece 1 kalacaktır. "Bundan sonra, tüm çabalar boşa gidecek, bu yüzden kuantum hesaplamayı gerçekten kullanmak için yeterli zamana sahip olmanız gerekiyor." IBM Q stratejisinin başkan yardımcısı Bob Sutor, kuantum hesaplamayı kullanmaya hazır herhangi bir içeriğin bu süre içinde tamamlanması gerektiğini söyledi. "
Aynı zamanda, kuantum bilgisayarlar sıcaklık, mikrodalgalar, fotonlar ve hatta makineyi çalıştıran elektriğin neden olduğu parazitlere karşı oldukça hassastır. Sutor, ısının varlığı nedeniyle birçok elektronun hareket ettiğini ve birbirleriyle çarpıştığını ve bunun da kübitin eş evreli olmamasına neden olabileceğini söyledi. Bu nedenle, bu makinelerin çalışması için mutlak sıfıra yakın soğutulması gerekir.
İç sıcaklığa ek olarak, dış mekanın sıcaklığının da mutlak iki ila üç derece sıcaklıkta tutulması gerekir. Sutor, uzay çok sıcaksa hesap yapılamayacağını söyledi. Şimdi, kuantum bilgisayar platformunun en düşük seviyesi, mutlak sıfırın üzerinde bir sıcaklık olan 10 millikelvin soğuk "buzdolabında" mevcuttur. Sutor, önümüzdeki birkaç on yılda, oda sıcaklığında çalışabilen bir masaüstü kuantum bilgisayar yapamayabileceğimizi söyledi.
Şaşırtıcı bir şekilde, bu sistemler oldukça enerji tasarrufludur. İşletim sistemini soğutmak için gereken enerjiye ek olarak (bir işlem yaklaşık 36 saat sürer), IBM'in kuantum prototipi yalnızca 10 ila 15 kilovat güç emer, bu da kabaca 10 standart mikrodalga fırına eşittir.
IBM "Quantum Hegemony" in Sınırlamaları: Kamuya açık bilgi boşluğu, programlama eksikliği ve bilgisayarın genişletilmesindeki zorluk
IBM, kuantum bilgisayar sistemlerini geliştirdiğine göre, bu yalnızca ilk adımdır. Sonraki zorluk, onlarla nasıl başa çıkılacağını bulmaktır. Bu, şirketin IBM Q sistem odağının tam olarak geliştirme yönü ve gelecekteki amacıdır.
IBM Q sistemi, IBMin Quantum Experience teknolojisi üzerine inşa edilmiştir. Quantum Experience, herkesin, kuruluşların, üniversitelerin vb. Şirketin mevcut kuantum bilgi işlem cihazlarında çalıştırmak için kendi kuantum uygulamalarını veya deneylerini yazmasına ve göndermesine olanak tanır. Temelde kuantum bilişim için bir bulut hizmetidir . Bugüne kadar 75.000'den fazla kişi bu hizmeti kullandı, 2,5 milyondan fazla hesaplama yaptı ve kuantum faz alanı ölçümünden homomorfik şifrelemeye kadar çeşitli konularda 24'ten fazla araştırma makalesi yayınladı.
IBM, kuantum araştırmacıları ve uygulama geliştiricilerinin ekosistemini geliştirmek için, bu yılın başında kuantum bilgisayarların programlanmasında ve çalıştırılmasında kullanılabilen açık kaynaklı bir yazılım geliştirici kiti olan QISKit (www.qiskit.org) projesini de başlattı. kullanın.
Bununla birlikte, halkın bu teknolojiye büyük ilgisine rağmen, IBM hala "kuantum hegemonyasından" uzaktır.
Kuantum uygulamaları 1970'lerde ve 1980'lerde klasik bilgisayarlar gibi filizlenmeden önce, İnsanlar büyük bilgi boşluklarının üstesinden gelmek zorundadır. Sutor, kuantum hesaplamanın ne olacağı ve kuantum hesaplama algoritmalarının ne olduğu konusunda hala belirsiz olduğumuza dikkat çekti. Kuantum hesaplamanın diğer alanlarda ne kadar uygulanabilir olduğunu bilmiyoruz.
Sutor, bir program yazmanın giriş noktasının bir meydan okuma olduğunu bilir. Geleneksel bilgisayarlar için programlama basittir, ancak kuantum bilgisayarlar henüz bu tür işlevlere sahip değildir.
Üstesinden gelinmesi gereken bir diğer zorluk, bu makinelerin nasıl genişletileceğidir. Sutor'un belirttiği gibi, bir silikon çipe kübit eklemek nispeten basit bir iştir, ancak her ek bileşen ısı üretecek ve ayrıca sistemi çalışma sıcaklığı aralığında tutmak için gereken enerjiyi artıracaktır. Bunu söyledikten sonra, IBM'in kuantum bilgi işlem prototipinin çalışabilmesi için mutlak sıfıra yaklaştırılması gerekiyor.
Bu bağlamda, Sutor'un yaklaşımı Moore Yasasının kuantum bir versiyonunu başlatmaktır.Bu teknolojideki bir sonraki büyük ilerlemenin nicelikten çok nitelik olduğuna inanmaktadır. "50 büyük miktara sahip bir makine, 2000 kötü miktara sahip bir makineden çok daha güçlüdür." Kuantum hesaplama araştırmalarının kübit ekleyerek sistemin doğruluğunu artırmaya odaklanması gerektiğine inanıyor.
2018 Kuantum Hegemonyası: "Büyü Savaşı" nda iki kutuplu dünya çağına giriş
"Kuantum hegemonyası" hiçbir zaman devlerin varlığından yoksun olmamıştır.
Nisan 2017'de Google, geleneksel bilgisayarların çözemediği sorunların üstesinden gelmek için 49 kübit analog sistemleri kullandığını iddia ederek "kuantum hegemonyasına" ulaşmak için yol haritasını duyurdu.
Google'ın programında, 2017'nin sonuna kadar "kuantum hegemonyasına" ulaşmayı ve 2016'nın sonunda bir test başlatmayı planlıyorlar. Bu testin amacı, 49 kubit içeren bir sistemin sorunları herhangi bir geleneksel bilgisayarın kapasitesinin ötesinde çözebileceğini kanıtlamaktır. Google nihai sonuçlar hakkında yorum yapmadı ve sonuçların başarılı olup olmadığı bilimsel dergiler tarafından incelenmeyi gerektiriyor.
Microsoft ayrıca kuantum bilişim araştırmasını başlatan eski bir şirkettir.Araştırmalarını ve geliştirmelerini "etkili manipülasyon" üzerine odakladılar, ancak henüz çalışma kübitleri üretmediler.Microsoft'un yakın gelecekte en son atılımı açıklayacağı bildirildi.
Intel Labs başkanı Mike Mayberry şunları söyledi: Gerçekten uygulanabilir teknolojilerin ortaya çıkmasından önce büyük teknoloji şirketleri arasında "on yıllık bir yarış" olacak. "Hala" oyuncak sistemi "çağındayız" dedi.
Bu ayın başlarında Shi Yaoyun, Xinzhiyuan'da 2018'deki kuantum hesaplama ortamını tahmin eden bir makale yayınladı. 2018'deki kuantum hesaplama aşamasının son derece heyecan verici olacağına inanıyor. Kuantum hegemonyasına karşı savaş çoktan başladı ve "Sihir Savaşı" sahnelemek üzere.
Shi Yaoyun, kuantum hesaplamanın "süper iletken tiyatro grubu, iyon tuzağı şarkı söyleme ve dans ekibi" olarak ikiye ayrılıp iki kutuplu dünyaya gireceğine inanıyor. En tepede, kuantum algoritmalarından oluşan gelişmiş bir ekip var: kuantum makine öğrenimi, optimizasyon algoritmaları ve kimyasal simülasyonlar; diğer uçta, yalnızca dört veya beş bit işlemciye sahip küçük şirketler var, ancak yine de yüksek ağaçlara dönüşme olasılığı yüksek.
Bu nedenle, 2018'de kuantum hesaplama dört gözle beklemeye değer.
Topluluğa katıl
Xinzhiyuan AI teknolojisi + endüstri topluluğunun işe alımında, AI teknolojisi + endüstri inişiyle ilgilenen öğrenciler, küçük bir yardımcı WeChat hesabı ekleyebilirler: aiera2015_1 Gruba katılın; incelemeyi geçtikten sonra sizi gruba katılmaya davet edeceğiz. Topluluğa katıldıktan sonra, grup açıklamalarını değiştirmelisiniz (isim-şirket-pozisyon; profesyonel grup incelemesi katıdır, lütfen anlayın).
Ek olarak, Xinzhiyuan AI teknoloji + endüstri topluluğu (akıllı arabalar, makine öğrenimi, derin öğrenme, sinir ağları vb.), İlgili alanlarda çalışan mühendisleri ve araştırmacıları işe alıyor.
