Google, IBM правят крачки към квантови компютри, които могат да революционизират решаването на проблеми

Изкуственият разсъдък е магията на момента, само че това е история за това, което следва, нещо неясно. Утре IBM ще разгласи прогрес в напълно нов тип компютри – подобен, който може да позволи проблеми за минути, които на днешните суперкомпютри биха лишили милиони години. Това е разликата в квантовите компютри, технология, която се създава в IBM, Гугъл и други. Наречен е на квантовата физика, която разказва силите на субатомното царство. Науката е дълбока и не можем да надраскаме повърхността, само че се надяваме да разбираем задоволително, тъй че да не бъдете заслепени от пробив, който може да преобрази цивилизацията.

Квантовият компютър уголемява границите на познанието – нова просвета, ново инженерство – всичко това води до този процесор, който пресмята с атомните сили, основали Вселената.

Дарио Гил: Мисля, че този миг ни се коства като пионерите от 40-те и 50-те години на предишния век, които създаваха първите цифрови компютри.

Дарио Гил е нещо като квантов кръстоносец. Роден в Испания с докторска степен. по електротехника, Гил е началник на изследователския отдел в IBM.

Скот Пели: Колко по-бързо е това от, да кажем, най-хубавия суперкомпютър в света през днешния ден?

Дарио Гил: Сега сме в стадий, в който можем да вършим избрани калкулации с тези системи, които биха лишили най-големите суперкомпютри в света, с цел да могат да създадат сходно пресмятане. Но хубостта на това е, че виждаме, че ще продължим да разширяваме тази дарба, тъй че даже един милион или един милиард от тези суперкомпютри, свързани дружно, не биха могли да създадат изчисленията на тези бъдещи машини. И по този начин, изминахме дълъг път. И най-вълнуващата част е, че имаме пътна карта и пътешестване тъкмо в този момент, където това ще продължи да се усилва със скорост, която ще бъде шокираща.

Скот Пели: Не съм сигурен, че светът е квалифициран за тази смяна.

Дарио Гил: Определено не.

За да разберете смяната, върнете се към 1947 година и изобретяването на комутатор, наименуван транзистор.

Оттогава компютрите обработват информацията за транзисторите, ставайки все по-бързи, защото повече транзистори бяха събрани в един чип – милиарди от тях през днешния ден.

Но са нужни толкоз доста, тъй като всеки транзистор съдържа информация единствено в два щата. Или е включен, или е изключен - като монета - глави или опашки. Quantum изоставя транзисторите и кодира информация за електрони, които се държат като тази монета, която създадохме с анимация. Електроните се държат по метод, тъй че да са глави и опашки и всичко сред тях. Преминахте от работа с един обичай информация едновременно на транзистор до експоненциално повече данни.

Мичио Каку: Виждате, че има съхранено фантастично количество информация, когато можете да погледнете всички вероятни ъгли, а освен нагоре или надолу.

Физикът Мичио Каку от Градския университет в Ню Йорк към този момент назовава днешните компютри „ типичен “. Той употребява лабиринт, с цел да изясни квантовата разлика.

Мичио Каку: Нека да разгледаме типичен компютър, който пресмята по какъв начин една мишка се движи в лабиринт. Това е мъчително. Един по един той би трябвало да картографира всеки един ляв завой, десен завой, ляв завой, десен завой, преди да откри задачата. Сега квантов компютър сканира всички вероятни направления по едно и също време. Това е необикновено. Колко оборота има? Стотици вероятни завои, нали? Квантовите компютри вършат всичко едновременно.

Книгата на Каку, озаглавена „ Квантово превъзходство “, изяснява залозите.

Мичио Каку: Гледаме конкуренция, конкуренция сред Китай, сред IBM, Гугъл, Microsoft, Honeywell, всички огромни момчета са в тази конкуренция за основаване на работещ, оперативно ефикасен квантов компютър. Защото нацията или компанията, която прави това, ще ръководи международната стопанска система.

Но надеждният квантов компютър с общо предопределение към момента е мъчно нанагорнище. Може би по тази причина тази стена е във фоайето на квантовата лаборатория на Гугъл в Калифорния.

Тук имаме взор от вътрешната страна, започвайки с аспект от микроскоп на това, което замества транзистора.

Гугъл чиновник: Това тук е един кубит, а това е различен кубит, това е верига от пет кубита.

Тези кръстчета в долната част са кубити, редуциране от квантови битове. Те задържат електроните и работят като изкуствени атоми. За разлика от транзисторите, всеки спомагателен кубит удвоява мощността на компютъра. Това е експоненциално. тъй че до момента в който 20 транзистора са 20 пъти по-мощни от един. Двадесет кубита са милион пъти по-мощни от един.

Charina Chou: Така че това се слага тъкмо тук в хладилника.

Чарина Чоу, основен действен шеф на лабораторията на Гугъл, ни сподели процесора, който държи кубитите. Голяма част от това нагоре охлажда кубитите до това, което физиците назовават ​​близо до безспорната нула.

Скот Пели: Близо до безспорната нула, разбирам, е към 460 градуса под нулата по Фаренхайт. Така че това е допустимо най-студено.

Charina Chou: Да, съвсем толкоз студено, колкото е допустимо.

Тази температура, вътре в затворен компютър, е едно от най-студените места в Вселената. Дълбокото заледяване отстрани електрическото противодействие и изолира кубитите от външни трептения, тъй че да могат да бъдат следени с електромагнитно поле. Кубитите би трябвало да вибрират в унисон. Но това е сложен трик, наименуван кохерентност.

Скот Пели: След като постигнете кохерентност на кюбитите, какъв брой елементарно е това да се поддържа?

Чарина Чоу: Наистина е мъчно. Съгласуваността е доста предизвикателна.

Съгласуваността е мимолетна. Във всички сходни машини съгласуваността непрестанно се нарушава – създавайки неточности.

Чарина Чоу: Ние вършим към една неточност на всеки 100 или повече стъпки. В последна сметка считаме, че ще имаме потребност от към една неточност на всеки милион стъпки. Това евентуално ще бъде разпознато като една от най-големите бариери.

Намаляването на тези неточности и удължаването на времето за координация при мащабиране до по-големи машини са провокациите, пред които е изправен германо-американският академик Хартмут Невен, който основа лабораторията на Гугъл и нейната нехаен жанр, през 2012 година

Скот Пели: Могат ли проблемите, които стоят на пътя на квантовите калкулации, да бъдат решени?

Хартмут Невен: Трябва да призная, подзаглавието ми тук е основен оптимист. След като споделих това, бих споделил на този стадий, че нямаме потребност от повече фундаментални пробиви. Имаме потребност от дребни усъвършенствания тук и там. Ако имаме всички елементи дружно, просто би трябвало да ги интегрираме добре, с цел да построяваме все по-големи и по-големи системи.

Скот Пели: И мислите, че всичко това ще бъде интегрирано в система в какъв интервал от време?

Хартмут Невен: Да. Често споделяме, че желаеме да го създадем до края на десетилетието, с цел да можем да използваме този откъс на Кенеди: „ Направете го до края на десетилетието. “

Скот Пели: Краят на това десетилетие?

Хартмут Невен: Да.

Скот Пели: Пет или шест години?

Хартмут Невен: Да.

Това е времевата линия Дарио Дил предвижда. И изследователският шеф на IBM ни сподели нещо изненадващо.

Скот Пели: Има проблеми, които класическите компютри в никакъв случай не могат да разрешат.

Дарио Гил: Никога не могат да решат. И мисля, че това е значим миг, тъй като сме привикнали да споделяме, " ах, компютрите стават по-добри. " Всъщност има доста, доста проблеми, които са толкоз комплицирани, че можем да създадем това изказване, че " Всъщност класическите компютри в никакъв случай няма да могат да разрешат този проблем. " Не в този момент, не след 100 години, не след 1000 години. " Вие в действителност се нуждаете от друг метод за показване на информация и обработка на информация. Това ви дава квантът.

Квантът може да ни даде отговори на невъзможни проблеми по физика, химия, инженерство и медицина. Ето за какво IBM и Cleveland Clinic инсталираха един от първите квантови компютри, които напуснаха лабораторията за действителния свят.

Serpil Erzurum: Отнема прекалено много време за намерим решенията, от които се нуждаем.

Седнахме с Дарио Гил и доктор Серпил Ерзурум, основен откривател в клиниката в Кливланд. Тя ни сподели, че опазването на здравето ще се трансформира, в случай че квантовите компютри могат да моделират държанието на протеините- молекулите, които контролират целия живот. Протеините трансформират формата си, с цел да трансформират функционалността си по способи, които са прекомерно комплицирани за следване. и когато се объркат, това предизвиква болест.

Serpil Erzurum: Приема доста форми, доста, доста форми, според от това какво прави, къде се намира и с кой различен протеин е. Трябва да схвана формата, в която се намира, когато прави взаимоотношение или функционалност, която не желая да прави за този пациент. Рак, автоимунитет. Това е проблем. Ние сме изцяло лимитирани от изчислителната дарба да преглеждаме структурата в действително време за всяка, даже една, молекула.

Клиниката в Кливланд е толкоз горда с квантовия си компютър, че го е сложила във предверие. Зад стъклото, този бляскав сребърен цилиндър обгръща охладителната система и процесора, които видяхте по-рано. Quantum към момента не взема решение казуса с протеините. Това е по-скоро експериментален цикъл, с цел да запознае откривателите с капацитета на кванта.

Скот Пели: Хората, които употребяват тази машина, би трябвало ли да научат напълно друг метод да споделят с компютър?

Дарио Гил: Мисля, че това е в действителност хубавото, че в действителност просто употребявате елементарен преносим компютър и пишете стратегия, доста наподобяваща на обичайната стратегия. Но когато вие, нали разбирате, щракнете, нали разбирате, „ отиди “ и „ бягай “, просто се случва да работи на доста друг тип компютър.

В конкуренцията има половин дузина конкуриращи се дизайни. Китай дефинира кванта като главен народен приоритет, а държавното управление на Съединени американски щати харчи близо милиард $ годишно за проучвания. Първата смяна идва идната година, когато Съединени американски щати разгласяват нови стандарти за криптиране, защото се чака един ден Quantum да разбие кодовете, които заключват всичко - от национални секрети до кредитни карти. Утре IBM ще показа своята Quantum System Two с три пъти повече кубити от машината, която видяхте в Кливланд. Миналия август видяхме System Two в развой на създаване.

Дарио Гил: Това е машина, друга от всичко, което в миналото сме създавали.

Скот Пели: И това е.

Дарио Гил: И това е.

Дарио Гил от IBM ни сподели, че System Two има опция да се разшири до хиляди кубити.

Скот Пели: Какви са възможностите, че това е едно от тези неща, които ще бъдат подготвени след пет години и постоянно ще бъдат?

Дарио Гил: В момента не виждаме спънка, която да ни попречи да изградим системи, които ще имат десетки хиляди и даже 100 хиляди кубита, работещи един с различен. Така че сме мощно уверени, че ще стигнем до такава степен.

От всички удивителни неща, които чухме, физикът Мичио Каку ни поведе по пътя към най-голямата концепция от всички. Той сподели, че минаваме през квантов компютър. Обработката на информация със субатомни частици е методът, по който работи Вселената.

Мичио Каку: Знаеш ли, когато виждам нощното небе, виждам звезди, виждам цветята, дърветата, съзнавам, че всичко е квантово, великолепието на самата галактика. Езикът на вселената е езикът на кванта.

Изучаването на този език може да донесе повече от невъобразима скорост. Компютърът на природата с назад инженерство може да бъде прозорец към самото създание.

Произведено от Denise Schrier Cetta и Katie Brennan. Сътрудници на предаването, Мишел Карим и Елиза Костас. Редактирано от Уорън Лустиг