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IBM ist Google im Rennen um Quantencomputerleistung um Längen voraus
Heutzutage sind alle möglichen Dinge mit dem Internet verbunden, aber der Computer von Jerry Chow sticht heraus. Sein mit flüssigem Helium gekühlter supraleitender Prozessor nutzt die Quantenphysik, um Regeln der Alltagsrealität zu umgehen, die die Leistung herkömmlicher Computer begrenzen.
Chow leitet die Quantencomputing-Gruppe von IBM im Thomas J. Watson-Forschungszentrum des Unternehmens in Yorktown Heights, New York. Das Team startete eine Website heute mit einer Schnittstelle, mit der externe Programmierer und Forscher Algorithmen auf dem neuen Chip testen können.
Chow sagt, er wolle sie für den unbestimmten Zeitpunkt in der Zukunft fit machen, wenn diese exotische Art von Cloud-Computern reif für den praktischen Einsatz ist. Wir wollen den Menschen helfen, anders zu denken und zu lernen, wie man einen Quantencomputer programmiert, sagt Chow.
IBM, Google, Microsoft und viele akademische Gruppen versuchen alle, Quantencomputer zu entwickeln, weil sie in der Lage sein sollten, Probleme zu lösen, die für herkömmliche Computer praktisch unmöglich sind. Nicht viele Forschungsgruppen können Chips wie die von IBM bauen, und sie werden normalerweise anderen außer ausgewählten Mitarbeitern nicht zur Verfügung gestellt, sagt er David Corey , Forscher am Institute for Quantum Computing an der University of Waterloo, Kanada. Und einen Chip so zuverlässig zu machen, dass er rund um die Uhr online verfügbar ist, ist beeindruckend, sagt er. Ich kenne kein System, das diese Robustheit zeigt.
Der Chip von IBM verfügt über fünf Geräte namens Qubits, die digitale Daten mithilfe der Quantenphysik darstellen können.
Chows Gruppe auch veröffentlichte Einzelheiten eines zweiten neuen Quantenchips heute. Sie behaupten, dass es der Demonstration aller Fehlerkorrekturfunktionen, die für die Herstellung eines universellen Quantencomputers erforderlich sind, der Art von Quantencomputer, die von Theoretikern am besten verstanden wird, näher kommt als je zuvor. Aber eine solche Maschine existiert nicht, weil die Physiker noch nicht herausgefunden haben, wie sie die Flockigkeit, die mit der potenziellen Kraft der Darstellung von Daten durch empfindliche Quantenzustände einhergeht, vollständig bändigen können.
Das Papier von IBM ist nicht von Experten begutachtet, aber sein neuester Chip würde das Unternehmen im Rennen um einen universellen Quantencomputer knapp vor Google bringen. Der Such- und Anzeigengigant hat im vergangenen Jahr ein neues Labor zum Bau von Quantenchips eingerichtet (siehe Googles Quantum Dream Machine ).
Dennoch erwartet keines der Unternehmen, sehr bald einen universellen Quantencomputer zu bauen.
Quantencomputing-Chips bestehen aus Geräten, die Qubits genannt werden und digitale Daten mithilfe von Quanteneffekten darstellen. Ihre Rechenleistung kommt von seltsamen Tricks wie dem Eintritt in einen fragilen Modus, der als Überlagerung bezeichnet wird und gleichzeitig als 0 und 1 angesehen werden kann. Ein praktischer universeller Quantencomputer würde aufgrund des beträchtlichen Gewichts des Fehlerkorrekturcodes Hunderttausende oder Millionen von Qubits benötigen erforderlich. Die heute von IBM angekündigten Chips haben fünf und sieben Qubits. Der beste Chip, den der leitende Forscher von Google hergestellt hat, hat neun.
Chows Team strebt jedoch auch eine begrenztere Art von Quantenprozessor an, die eine Abkürzung zu rechnerischen Reichtümern bieten könnte. Ein sogenannter analoger Quantencomputer könnte mit weniger fehlerkorrigierendem Code arbeiten und daher eine viel geringere Anzahl von Qubits benötigen. Es könne nur bestimmte Probleme übernehmen, aber dazu gehören Chemiesimulationen, die für die Energie- und Materialforschung wichtig sind, und maschinelles Lernen, sagt Chow.
Scott Aaronson , außerordentlicher Professor am MIT, sagt, das sei ein lohnendes Ziel. Er sagt, dass eine Sammlung von nur 50 Qubits, die auf diese Weise betrieben werden, wahrscheinlich der erste Computer sein wird, der die Quantenüberlegenheit demonstriert – die Fähigkeit, ein Rechenproblem zu lösen, das für herkömmliche Maschinen immens schwierig und vielleicht praktisch unmöglich ist. (Google berichtete letztes Jahr über ein bemerkenswertes Ergebnis mit einem Quantenprozessor mit einem anderen Design als das Start-up D-Wave, aber er blieb hinter der Quantenüberlegenheit zurück – siehe Google sagt, dass sein kontroverser Quantencomputer wirklich funktioniert.)
Die erste eindeutige Demonstration der Quantenüberlegenheit wird ein riesiger Meilenstein in der Geschichte der Physik und Informatik sein, sagt Aaronson. Es ist plausibel, wenn auch nicht sicher, dass dies in naher Zukunft erreicht werden könnte.
Chow sagt, sein Team habe das im Visier. Wir sind nicht weit davon entfernt, es zu bauen, sagt er. Wir glauben, dass 50 Qubits in den nächsten Jahren möglich sind.
Die IBMer haben jedoch Konkurrenz. Das Quantencomputing-Team von Google strebt auch den Bau analoger Quantenprozessoren an und schätzt, dass es in nur wenigen Jahren einen Chip mit 100 Qubits fertig haben könnte. Akademische Gruppen zum Beispiel an der University of Maryland , versuchen auch, analoge Quantenprozessoren zu bauen.
Chow von IBM ist unbeeindruckt und prognostiziert, dass sich der Wettbewerb verschärfen wird, wenn klarer wird, wofür analoge Quantenprozessoren nützlich sein könnten. Es gibt eine Reihe von Unternehmen, die sich jetzt das geistige Eigentum aneignen, sagt er. Ich denke, es wird mehr Arbeit daran geben, wenn dieses Szenario klarer wird.