IBM запустит коммерческий сервис квантовых вычислений

Компания IBM пообещала в ближайшее время запустить первый коммерческий сервис квантовых вычислений под названием IBM Q. Он будет работать на платформе IBM Cloud. Кроме того, компания выложила API для IBM Quantum Experience.

Плохие новости: когда мы увидим «квантовые компьютеры для бизнеса», пока неясно. Издание Nature утверждает, что IBM Q запустится уже в этом году, однако на официальном сайте IBM никаких сроков не называют. Точно известно только то, что в 2017 выпустят комплект средств разработки (Software Development Kit) для предыдущего проекта IBM в области квантовых вычислений — платформы Quantum Experience. Насколько мощным будет IBM Q на момент запуска и сколько будет стоить услуга, тоже неизвестно. Хорошие новости: компания обещает «в течение нескольких лет» создать 50-кубитную систему.

Квантовые компьютеры — это вычислительные устройства, которые для передачи и обработки информации используют явления квантовой суперпозиции и квантового параллелизма. Иначе говоря, работают по принципам квантовой механики. В обычных или «классических» компьютерах информация хранится в битах, а в квантовых — в квантовых битах, сокращённо «кубитах» (q-bits). В отличие от битов, которые принимают значение 1 или 0, кубиты представляют собой суперпозицию этих состояний. И теоретически, квантовые компьютеры могут работать во много раз быстрее классических — по крайней мере, при решении некоторых задач.

Но на практике создать универсальный квантовый компьютер — устройство, которое может запустить любой квантовый алгоритм — очень и очень непросто. В частности, потому что квантовые компьютеры гораздо более чувствительны к состоянию внешней среды, чем классические. Чтобы они работали, нужно исключить воздействие внешней среды на кубиты. Например, использовать в качестве кубитов уровни энергии ионов, захваченных ионными ловушками, создаваемыми в вакууме электрическим полем. Или кубиты в сверхпроводниковых структурах, которые сохраняются при крайне низких температурах — именно этот способ применяет IBM.

Для того чтобы квантовые компьютеры могли превзойти обычные, они должны содержать тысячу кубитов, а лучше — несколько тысяч. В мае прошлого года IBM запустила облачный сервис Quantum Experience. Он позволяет всем желающим поработать с квантовым процессором, который находится в Исследовательском центре имени Томаса Дж. Уотсона. В этом процессоре всего 5 кубитов, поэтому запуск Quantum Experience у многих вызвал недоумение и скепсис. «Многие смотрели на это как на пиар-ход, — говорит физик Кристофер Монро (Christopher Monroe). — Но я думаю, это очень важно».

Даже несмотря на относительно малую вычислительную мощность, QE оказался полезным как учёным, так и самой IBM. Компания смогла поработать над практическим применением технологии. Как создать систему, которая работает сама по себе, без постоянного контроля со стороны физиков? Что нужно сделать, чтобы ей могли пользоваться исследователи из других областей, даже те, кто не работал с квантовыми компьютерами? Специалистам IBM пришлось найти ответы на эти и другие вопросы. «Было очевидно, что нужно запустить облачную платформу, — говорит Монро, — Но чтобы вывести систему на этот уровень, требуется много работы».

Благодаря QE учёные могли поработать над созданием квантовых алгоритмов. Меньше, чем за год сервисом воспользовались 40 000 пользователей из 100 стран. Они провели 275 000 экспериментов и по результатам написали 15 статей. Например, одна научная группа сравнила работу процессора IBM и квантового компьютера на основе ионных ловушек. Оказалось, что QE более быстрый, но менее точный, чем конкурент.

В этом году компания выпустит набор инструментов для создания приложений и программ под Quantum Experience. А в ближайшем будущем планирует создать 50-кубитный компьютер. По словам представителя IBM, которого цитирует издание Quartz, вычислительную мощность 25-кубитного компьютера можно симулировать на обычном ноутбуке. Для 45 кубитов понадобится суперкомпьютер, а при 50 кубитах «вы не сможете построить настолько крупную классическую вычислительную систему, чтобы симулировать квантовый компьютер такой мощности».