Co naprawdę dzieje się z komputerami kwantowymi?

Uważnie śledzę komputery kwantowe od ponad dwudziestu lat, a ostatnie kilka dni spędziłem na spotkaniach z wieloma głównymi firmami zajmującymi się komputerami kwantowymi, słuchaniu rozmów i prezentacji oraz przesłuchaniach przedstawicieli kilku agencji i grup rządowych na konferencji Q2B (Quantum to Biznes) .

Ograniczyłem te informacje do kilku kluczowych punktów, aby ludzie mogli zrozumieć, gdzie jest sytuacja i dokąd zmierza.

Czy komputery kwantowe zapewnią wartość w przyszłości?
Jaka wartość jest możliwa w najbliższej przyszłości?
Jakie są teraz użyteczne poziomy kubitów?
Jak obecnie komputery kwantowe wypadają w porównaniu ze zwykłymi superkomputerami?
Czy przechodzimy w inną fazę?

Co firma będzie musiała zrobić, aby przygotować się na czerpanie korzyści z komputerów kwantowych?

Przejrzałem dziesiątki prezentacji i setki slajdów. To krytyczny wykres, który wiele wyjaśnia na temat aktualnej sytuacji w komputerach kwantowych. Trzeba poświęcić trochę czasu na przyjrzenie się temu wykresowi. Na poziomej osi X widoczna jest liczba kubitów. Na pionowej osi Y widoczne jest prawdopodobieństwo uzyskania pomyślnej odpowiedzi. Poniżej 8 kubitów masz około 10% szans na sukces.
Przy 12-13 kubitach masz 0.1% szans na uzyskanie odpowiedzi.

Nowe mapowanie dobrych kubitów z obsługą Fire Opal, AI i sprzętu. Ten system tłumienia błędów pozwala, aby szansa na sukces przy 16–24 kubitach osiągnęła 10% szansy na sukces, a nie mniej niż 0.01% (1 na 10,000 XNUMX). Poniżej znajdują się przykłady znalezienia właściwej odpowiedzi. Prawy rozkład odpowiedzi znajduje się po lewej stronie, a znalezione informacje po prawej. Początkowo bez Fire Opal nie można znaleźć prawidłowego rozkładu w morzu błędów i hałasu.

Jednak dzięki temu, że Fire Opal zarządza interakcją z kubitami sprzętu kwantowego, możemy wizualnie zobaczyć, że zbliżamy się do czegoś znacznie bliższego temu, co faktycznie istnieje.

Q-ctrl oferuje kursy online za pośrednictwem Black Opal za około 20 USD miesięcznie. Ktoś zaangażowany mógłby przebrnąć przez materiał w ciągu około roku i uzyskać certyfikat, który umożliwiłby mu przydatne zatrudnienie w branży obliczeń kwantowych.

Fire Opal można wypróbować bezpłatnie, a dostępne są w nich komputery kwantowe dostępne w chmurze do wstępnych eksperymentów.

Będę pisać inne artykuły, aby omówić więcej tego, co jest i będzie się działo z komputerami kwantowymi. Istnieje kilka obiecujących podejść, które mogłyby umożliwić branży osiągnięcie przełomowych postępów.

Obecnie znajdujemy się w fazie uczenia się i odkrywania badań, a niektóre z nich umożliwiają podejście inspirowane fizyką kwantową i fizyką przy użyciu obliczeń analogowych i klasycznych w celu osiągnięcia lepszych i użytecznych wyników. Wysiłek i wyzwanie związane z próbą rozwiązania obliczeń kwantowych na dużą skalę zapewniają dodatkowe korzyści naukowe. Niektóre z tych nowych spostrzeżeń są cenne.

Odchodzimy od dużej ilości pracy przy 1-15 kubitach i trochę pracy przy 25 kubitach, a na rzecz kilku eksperymentów i prób z dużymi systemami kubitów. Wchodzimy w fazę, w której następuje regularna i użyteczna praca przy 15-25 kubitach. Istnieją również zwykłe superkomputery symulujące układy kwantowe. Dzieje się to przy 39 kubitach. Jednakże 39 kubitów to zasoby superkomputera. Dostęp do małych, rzeczywistych układów kwantowych jest łatwiejszy i tańszy. Trzeba dużo pracy nad udoskonaleniem algorytmów i innych metod w tanich, mniejszych systemach, zanim zostaną podjęte próby uruchomienia na dużą skalę na drogim sprzęcie. To tak, jakby pracować na stacjach roboczych serwerów komputerowych, zanim spróbujesz skorzystać z superkomputera.

Wokół pytań jest także dużo eksploracji i studiowania. Chcemy wiedzieć, jakie są naprawdę dobre pytania i jak możemy je rozbić na podstawie analizy ludzkiej, tak aby tylko naprawdę trudna część, która wymaga prawdziwej kwantowości, została wykonana na prawdziwym kwantze. Możemy próbować na zwykłych komputerach i na „fałszywych kwantowych” systemach symulacyjnych.

Kiedy w końcu dokonamy przełomu, będziemy mieli do czynienia z mieszanką bardzo dużych systemów. Ponad 300 kubitów w układach fotonicznych, ponad 1000 kubitów w układach nadprzewodzących, być może tysiące i miliony kubitów, a wszystko to będzie miało różne poziomy łagodzenia błędów, tłumienia błędów i być może korekcji błędów. Nawet gdy sprzęt dotrze na miejsce, nadal będziemy korzystać ze wszystkich narzędzi, aby zrozumieć i zweryfikować naprawdę trudne problemy, określić pytania i właściwy sposób zaatakowania tych pytań i możliwych odpowiedzi.

Po drodze będą kompromisy w zakresie kosztów i korzyści oraz analiza wartości.

To jak sekwencjonowanie genomu. Początkowo kosztowało to 3 miliardy dolarów, ale potem spadło do 100 dolarów i stało się dokładniejsze. Zajęło to dziesięciolecia. Następnie musieliśmy nauczyć się wykorzystywać dane i przekształcać je w informacje, a następnie uzyskać wnioski i uzyskać wyniki.

To także jak złamanie kodu nazistowskiej Enigmy z czasów II wojny światowej. W Blechly masz tysiące łamaczy kodów i naprawdę mądrych ludzi, którzy pracują nad rozwiązaniem problemu i pogłębianiem zrozumienia problemu przez lata oraz zastanawianiem się, jak uczynić problem łatwiejszym do rozwiązania.

Jeśli problemy nie byłyby niezwykle trudne i niezwykle cenne, wówczas komputery kwantowe nie miałyby sensu i nie byłyby potrzebne.

Szacuje się, że wartość branży komputerów kwantowych natury może być warta 850 miliardów dolarów rocznie, czyli 20 razy więcej niż branża komputerów wysokiej wydajności o wartości 40 miliardów dolarów. Jednak liczba ta jest domysłem. Kto wie, jaka jest wartość, gdy możesz rozwiązać duże pytania, na które nie da się teraz odpowiedzieć?

Ci, którzy twierdzą, że komputery kwantowe to tylko szum i że wysiłki w zakresie obliczeń kwantowych nie powiodą się, mylą się. Amazon, IBM, laboratorium badawcze Sił Powietrznych Stanów Zjednoczonych i wiele innych mają zasoby, cierpliwość i siłę, aby dalej pracować nad rozwiązywaniem problemów, a także mieć motywację i dostrzegać wartość w nauce, podróży i wysiłkach.