IBM Q – разработка квантового компьютера, работающего через облако

В IBM уже давно изучают возможность создания квантовых компьютеров, которые можно было бы использовать в науке и бизнесе. Если ранее речь шла лишь о чисто научных изысканиях, сейчас этот проект уже перешел в стадию реализации. Специалисты компании заявили о намерении создать коммерческий квантовый компьютер, работать с которым можно в облаке. Этот компьютер получил название IBM Q. Сторонние разработчики смогут подключаться к квантовому компьютеру при помощи специального API, открывающего возможность создания интерфейсов между 5-кубитной квантовой системой и обычными компьютерами. Кроме того, IBM создала и симулятор, моделирующий конфигурации вплоть до 20 кубит.

Что касается облака, через которое будет производиться подключение к IBM Q, то это платформа IBM Cloud. Разработчики, получившие доступ к IBM Quantum Experience, смогут запускать алгоритмы, проводить различные исследования и работать с отдельными квантовыми битами. Для пользователей системы будут предоставлены примеры работы с IBM Q. Кстати, сейчас количество пользователей платформы IBM Quantum Experience составляет 40 тысяч.

Благодаря универсальности IBM Quantum Experience может решать ряд задач гораздо более эффективно, чем это могут сделать обычные компьютеры, пускай и сверхпроизводительные. В основном это задачи следующего характера:

• Быстрая обработка огромных баз данных;
• Оптимизация процессов, характер которых близок к так называемой задаче коммивояжера;
• Анализ и обработка научных данных с выявлением определенных закономерностей;
• Разложение чисел на простые множители при помощи алгоритма Шора.

Если квантовые системы начнут работать с такими операциями, о криптографии в современном ее виде придется забыть.

В ходе работы над созданием квантового компьютера корпорация IBM старается увеличивать показатель, который называется «квантовым объемом». Он отражает мощность компьютера нового типа. Квантовый объем описывает как количество, так и связность кубитов, плюс качество и так называемый параллелизм квантовых вычислений.

5-кубитная система — хорошо, но в ближайшие пять лет IBM собирается увеличить производительность IBM Q, расширив систему вплоть до 50 кубитов. В рамках этого проекта корпорация планирует работать с другими компаниями с целью разработки приложений, опирающихся на квантовое ускорение.

О том, что представляет собой квантовый компьютер и зачем он нужен, на Хабре и Гиктаймс уже писали. Дело в том, что несмотря на высокую производительность современных компьютеров, этого уже не достаточно, да и возможность увеличения производительности традиционных ПК ограничена. Квантовые системы имеют значительное превосходство по отношению к таким компьютерам во многих сферах.

Например, квантовый компьютер можно использовать для моделирования квантовых состояний молекул химических соединений. Это позволит, например, фармацевтам быстро создавать новые эффективные лекарства, моделируя сложные молекулярные и химические реакции. Моделирование на квантовом компьютере может помочь разработать высокотемпературные сверхпроводники, которые сохраняют состояние сверхпроводимости при комнатной температуре. Если такие материалы будут обнаружены, то в электроэнергетике и других сферах может быть совершен настоящий переворот.

Работать с квантовым компьютером смогут и физики-ядерщики, астрономы, метеорологи и многие другие представители различных направлений науки. Специалисты, работающие над созданием искусственного интеллекта, смогут выполнять работу более эффективно с использованием квантовых систем. Бизнесу квантовые вычисления тоже будут полезны, например, для разработки сложных схем поставок, моделирования финансовых данных и прочих направлений работы.

В целом, квантовые вычисления смогут стать очередным толчком, который позволит науке и технике шагнуть далеко вперед, пройдя очередной этап эволюции.