Компания IBM продемонстрировала первый персональный квантовый компьютер. Это прототип квантового 20-кубитного компьютера в оригинальном компактном корпусе. Новинка предназначена для научного и коммерческого использования.

IBM Q System One

Корпорация IBM представила Q System One — компактный модульный персональный квантовый компьютер. Его в компании называют «первой в мире интегрированной универсальной квантовой вычислительной системой для научного и коммерческого применения».

Анонсированная на международной выставке потребительской электроники CES 2019 система представляет собой 20-кубитное вычислительное устройство четвертого поколения. Его заключили в герметичный корпус в форме куба с гранью длинной 2,75 м. Он выполнен из боросиликатного стекла толщиной 1,27 см. Помимо квантового процессора в корпусе Q System One расположили различные управляющие модули и систему охлаждения.

Engadget сообщает, что выбор материала корпуса инженеры обосновали простотой поддержания необходимой для функционирования устройства температуры. Это порядка 10 милликельвинов, то есть достаточно близко к абсолютному нулю. Сама конструкция корпуса позволяет предохранять компоненты квантового компьютера от нежелательных вибраций. Они способны привести к возникновению вычислительных ошибок в процессе его работы.

Персональный квантовый компьютер

«Объединение всего этого в первый интегрированный персональный квантовый компьютер общего назначения является знаковым моментом для IBM, учитывая ее историю», — цитата Дарио Джила (Dario Gil), главного операционного директора IBM Research.

Он противопоставляет новинку лабораторным образцам квантовых вычислительных систем прошлых лет, которые порой занимали целые комнаты.

Несмотря на относительную компактность новинки, продемонстрировать полноразмерный работающий прототип в IBM не отважились. Вместо него корпорация представила уменьшенную до 2,25 м версию Q System One с отсутствующей задней панелью. За ней в устройстве скрываются модули охлаждения, питания и управления. А также устройство показали без защитного «колпака». Под ним прячется собственно квантовый компьютер. Это сделано намеренно, чтобы познакомить посетителей выставки с устройством изнутри.

Вице-президент IBM Research Боб Сатор (Bob Sutor) рассказал, что у IBM есть «полностью работоспособный» прототип Q System One в Йорктаун Хайтс (Нью-Йорк, США). Устройство уже применяют при проведении экспериментов.

В планах корпорации открытие центра квантовых вычислений в Покипси (Нью-Йорк, США) для работы над усовершенствованной версией Q System One. Создатели еще не решили, подвергнут ли переработке йорктаунский прототип или изделие будут собирать «с нуля».

Квантовые компьютеры

В отличие от классических вычислительных машин, квантовые компьютеры оперируют не битами, а кубитами. Которые могут находиться не только в состояниях «1» и «0», но и их суперпозиции. При разработке квантовых вычислительных устройств ученые стараются ввести кубиты в состояние квантовой запутанности. Более простыми словами: изменение одного кубита всегда влияет на состояние связанных с ним соседей. Благодаря этому квантовые компьютеры потенциально способны демонстрировать высочайшую производительность в вычислениях.

Важной вехой для квантовых технологий считается достижение так называемого квантового превосходства (Quantum supremacy). То есть способности производить вычисления быстрее классических систем.

Главной проблемой квантовых технологий на текущем этапе развития является возникновение в процессе работы большого количество ошибок. Которые нуждаются в коррекции.

Эксперты считают квантовые технологии весьма перспективными. Они вызывают интерес у крупнейших игроков рынка вычислительной техники. Например, в январе 2018 года компания Intel представила свой 49-кубитный процессор Tangle Lake. До этого ученые из Мэрилендского университета в Колледж-Парке на базе симулятора создали 53-кубитный квантовый компьютер на иттербиевых ионах «первого в мире коммерческого квантового компьютера» IBM Q. Доступ к нему возможен через облачный сервис IBM Cloud. Проект развивают на базе облачной вычислительной платформы IBM Quantum Experience.

Где применяют квантовые вычисления

IBM применяет квантовые вычисления для решения задач моделирования в химии. Потому что классические компьютеры не способны смоделировать квантовые состояния даже простой молекулы из-за большого количества данных. В перспективе компания планирует заняться моделированием сложных молекул и высокоточным предсказанием химических свойств.

В перспективе такие вычисления можно будет использовать при создании новых медикаментов. Так как с их помощью можно моделировать сложные молекулярные и химические реакции.

Также они найдут применение в глобальной логистике. Там квантовые вычисления помогут в построении каналов поставок в наиболее загруженные периоды времени.

В сфере инвестиций квантовые инструменты применимы для моделирования финансовых данных и ликвидации факторов риска в процессе инвестиций. Кроме того, они дадут возможность обрабатывать колоссальные объемы данных с помощью искусственного интеллекта. Что пригодится при поиске изображений или видео.

Также квантовые алгоритмы смогут повысить безопасность облачных вычислений и конфиденциальной информации за счет законов квантовой физики.

Фото: Facebook.