Τι συμβαίνει πραγματικά με τους κβαντικούς υπολογιστές;

Παρακολουθώ στενά τους κβαντικούς υπολογιστές για πάνω από δύο δεκαετίες και πέρασα τις τελευταίες μέρες συναντώντας πολλές από τις μεγαλύτερες εταιρείες κβαντικών υπολογιστών, ακούγοντας ομιλίες και παρουσιάσεις και ακούγοντας εκπροσώπους πολλών κυβερνητικών φορέων και ομάδων στο συνέδριο Q2B (Quantum to Επιχειρήσεις).

Έχω περιορίσει αυτές τις πληροφορίες σε μερικά βασικά σημεία, ώστε οι άνθρωποι να μπορούν να καταλάβουν πού βρίσκονται τα πράγματα και πού πάνε.

Οι Quantum Computers θα προσφέρουν αξία στο μέλλον;
Πόση αξία είναι δυνατή βραχυπρόθεσμα;
Ποια είναι τα χρησιμοποιήσιμα επίπεδα qubit τώρα;
Πώς συγκρίνονται τώρα οι κβαντικοί υπολογιστές με τους κανονικούς υπερυπολογιστές;
Μεταβαίνουμε σε διαφορετική φάση;

Τι πρέπει να κάνει μια εταιρεία για να προετοιμαστεί για να αποκτήσει αξία από τους κβαντικούς υπολογιστές;

Κοίταξα δεκάδες παρουσιάσεις και εκατοντάδες διαφάνειες. Αυτό είναι ένα κρίσιμο γράφημα που εξηγεί πολλά για το πού βρίσκονται τα πράγματα με τους κβαντικούς υπολογιστές. Πρέπει να αφιερώσετε λίγο χρόνο κοιτάζοντας αυτό το γράφημα. Στον οριζόντιο άξονα Χ, βλέπετε τις μετρήσεις qubit. Στον κατακόρυφο άξονα Υ, βλέπετε την πιθανότητα να λάβετε μια επιτυχημένη απάντηση. Κάτω από 8 qubits βλέπετε περίπου 10% πιθανότητες επιτυχίας.
Στα 12-13 qubits βλέπετε 0.1% πιθανότητα επιτυχίας στο να λάβετε απαντήσεις.

Η νέα αντιστοίχιση Fire Opal, AI και Hardware με επίγνωση των καλών qubits. Αυτό το σύστημα καταστολής σφαλμάτων επιτρέπει την πιθανότητα επιτυχίας με 16-24 qubits να φτάσει στο 10% πιθανότητα επιτυχίας αντί να είναι μικρότερη από 0.01% (1 στα 10,000). Ακολουθούν παραδείγματα εύρεσης της σωστής απάντησης. Η σωστή κατανομή των απαντήσεων βρίσκεται στα αριστερά και ό,τι βρίσκεται βρίσκεται στα δεξιά. Αρχικά χωρίς το Fire Opal δεν μπορεί να βρεθεί η σωστή κατανομή στη θάλασσα του λάθους και του θορύβου.

Αλλά με το Fire Opal να διαχειρίζεται την αλληλεπίδραση με τα qubits του κβαντικού υλικού, μπορούμε να δούμε οπτικά ότι πλησιάζουμε πολύ πιο κοντά σε αυτό που πραγματικά υπάρχει.

Το Q-ctrl έχει διαδικτυακά μαθήματα μέσω Black Opal για περίπου 20 $/μήνα. Κάποιος δεσμευμένος θα μπορούσε να περάσει από το υλικό σε περίπου ένα χρόνο για να λάβει ένα πιστοποιητικό που θα μπορούσε να του επιτρέψει να απασχοληθούν επωφελώς στον κλάδο των κβαντικών υπολογιστών.

Το Fire Opal μπορεί να δοκιμαστεί δωρεάν και οι κβαντικοί υπολογιστές με πρόσβαση στο σύννεφο είναι διαθέσιμοι για αρχικά πειράματα.

Θα φτιάχνω άλλα άρθρα για να αναλύσω περισσότερα από αυτά που συμβαίνουν και θα συμβαίνουν με τους κβαντικούς υπολογιστές. Υπάρχουν πολλές ελπιδοφόρες προσεγγίσεις που θα μπορούσαν να επιτρέψουν στον κλάδο να έχει σημαντική πρόοδο.

Αυτήν τη στιγμή βρισκόμαστε στη φάση της έρευνας μάθησης και ανακάλυψης και ορισμένες από τις έρευνες επιτρέπουν προσεγγίσεις εμπνευσμένες από κβαντική και φυσική χρησιμοποιώντας αναλογικούς και κλασικούς υπολογιστές για την επίτευξη καλύτερων και χρήσιμων αποτελεσμάτων. Η προσπάθεια και η πρόκληση στην προσπάθεια επίλυσης του κβαντικού υπολογισμού σε κλίμακα προσδίδει spinoff επιστημονικά οφέλη. Μερικές από αυτές τις νέες ιδέες είναι πολύτιμες.

Μετατοπιζόμαστε από την πολλή δουλειά στα 1-15 qubits και κάποια εργασία στα 25 qubits περίπου και μερικά πειράματα και προσπάθειες με μεγάλα συστήματα qubit. Μπαίνουμε σε μια φάση που υπάρχει τακτική και χρήσιμη δουλειά στα 15-25 qubits. Υπάρχουν επίσης κανονικοί υπερυπολογιστές που προσομοιώνουν κβαντικά συστήματα. Αυτό συμβαίνει στα 39 qubits. Ωστόσο, τα 39 qubits είναι πόροι υπερυπολογιστή. Είναι ευκολότερο και φθηνότερο η πρόσβαση στα μικρά πραγματικά κβαντικά συστήματα. Χρειάζεται πολλή δουλειά για την τελειοποίηση αλγορίθμων και άλλων μεθόδων με τα φθηνά μικρότερα συστήματα προτού επιχειρηθούν εκτελέσεις μεγάλης κλίμακας σε ακριβό υλικό. Είναι σαν να εργάζεστε σε σταθμούς εργασίας διακομιστή υπολογιστή πριν δοκιμάσετε τον υπερυπολογιστή.

Υπάρχει επίσης πολλή εξερεύνηση και μελέτη γύρω από τις ερωτήσεις. Θέλουμε να μάθουμε ποιες είναι οι πραγματικές καλές ερωτήσεις και πώς μπορούμε να αναλύσουμε τις ερωτήσεις χρησιμοποιώντας ανθρώπινη ανάλυση, έτσι ώστε μόνο το πραγματικά δύσκολο μέρος που χρειάζεται πραγματικό κβάντο να γίνεται σε πραγματικό κβάντο. Μπορούμε να δοκιμάσουμε σε κανονικούς υπολογιστές και στα «ψεύτικα κβαντικά» συστήματα προσομοίωσης.

Όταν επιτέλους επιτύχουμε τις ανακαλύψεις, τότε θα υπάρξει ένας συνδυασμός πολύ μεγάλων συστημάτων. 300+ qubits φωτονικά ανόπτηση, 1000+ qubits σε υπεραγώγιμα συστήματα, ίσως χιλιάδες και εκατομμύρια qubits και όλα θα έχουν διαφορετικά επίπεδα άμβλυνσης σφαλμάτων, καταστολής σφαλμάτων και ίσως διόρθωσης σφαλμάτων. Ακόμη και όταν φτάσει το υλικό, θα εξακολουθούμε να χρησιμοποιούμε όλα τα εργαλεία για να κατανοήσουμε και να επαληθεύσουμε πραγματικά δύσκολα προβλήματα, να προσδιορίσουμε τις ερωτήσεις και τον σωστό τρόπο για να επιτεθούμε σε αυτές τις ερωτήσεις και τις πιθανές απαντήσεις.

Θα υπάρξουν αντισταθμίσεις κόστους και οφέλους και ανάλυση αξίας σε όλη τη διαδρομή.

Είναι σαν την αλληλουχία του γονιδιώματος. Κόστισε αρχικά 3 δισεκατομμύρια δολάρια, αλλά στη συνέχεια κατέβηκε στα 100 δολάρια και έγινε πιο ακριβής. Χρειάστηκαν δεκαετίες. Έπειτα έπρεπε να μάθουμε πώς να χρησιμοποιούμε τα δεδομένα και να τα μετατρέπουμε σε πληροφορίες και μετά να λαμβάνουμε γνώσεις και μετά να έχουμε αποτελέσματα.

Είναι επίσης σαν να σπάει ο ναζιστικός κώδικας Enigma του Β' Παγκοσμίου Πολέμου. Έχετε χιλιάδες διακόπτες κώδικα στο Blechly και πραγματικά έξυπνους ανθρώπους που εργάζονται για να λύσουν το πρόβλημα και να προωθήσουν την κατανόηση με την πάροδο των ετών και να βρουν πώς να κάνουν το πρόβλημα πιο επιλύσιμο.

Εάν τα προβλήματα δεν είναι εξαιρετικά δύσκολα και εξαιρετικά πολύτιμα, τότε δεν θα υπήρχε λόγος και δεν θα χρειαζόταν κβαντικούς υπολογιστές.

Υπάρχει μια εκτίμηση ότι η βιομηχανία κβαντικών υπολογιστών της φύσης θα μπορούσε να αξίζει 850 δισεκατομμύρια δολάρια ετησίως, που είναι 20 φορές μεγαλύτερη από τη βιομηχανία υπολογιστών υψηλής απόδοσης των 40 δισεκατομμυρίων δολαρίων. Ωστόσο, αυτός ο αριθμός είναι μια εικασία. Ποιος ξέρει ποια είναι η αξία όταν μπορείς να λύσεις μεγάλες ερωτήσεις που είναι αδύνατο να απαντηθούν τώρα;

Αυτοί που λένε ότι οι Κβαντικοί υπολογιστές είναι όλοι διαφημιστική εκστρατεία και ότι αυτή η προσπάθεια Κβαντικής Υπολογιστικής θα αποτύχει, κάνουν λάθος. Η Amazon, η IBM, το ερευνητικό εργαστήριο της Πολεμικής Αεροπορίας των ΗΠΑ και πολλοί άλλοι έχουν τους πόρους και την υπομονή και τη δύναμη να συνεχίσουν να εργάζονται σε αυτά τα προβλήματα και έχουν το κίνητρο και να δουν αξία στη μάθηση, το ταξίδι και την προσπάθεια.