Квантовые новости от IBM: введены в строй два мощных процессора нового типа

В марте этого года корпорация IBM объявила о запуске нового проекта, который называется IBM Q. В его рамках ведется работа над чипами нового поколения — квантовыми процессорами. Инициатива IBM Q оказалась вполне успешной, ведь прошло всего около двух месяцев, а сотрудники корпорации уже создали два мощных процессора. Первые квантовые разработки компании были открыты для пользователей около года назад. Квантовые процессоры все это время служили благой цели — научным исследованиям. В настоящий момент пользователи провели уже около 300 000 квантовых экспериментов на базе указанных чипов, связанных с платформой IBM Cloud.

Сейчас к прежним наработкам компании добавлены еще два процессора. Первый — 16-кубитный процессор, который предназначен для работы в научной сфере. Он доступен для разработчиков, программистов и исследователей в области квантовых алгоритмов. 16-кубитный процессор позволяет проводить более сложные эксперименты чем прежний, 5-кубитный, являвшийся частью платформы IBM Quantum Experience. Бета-доступ к новинке можно получить по запросу в IBM Q experience. А новый Software Development Kit доступен на GitHub.

Что касается второго процессора, то он 17-кубитный, предназначен для коммерческого использования. Здесь значительно улучшена архитектура, процессор гораздо мощнее, чем предыдущие варианты. Собственно, это самый мощный квантовый процессор из всех, что были когда-либо созданы компанией. При работе над проектом у ученых и инженеров была четкая задача — создать процессор в два раза более производительный, чем тот, что сейчас работает в IBM Cloud.

«Значительные достижения в сфере разработки процессоров позволит IBM создать в ближайшем будущем 50-ти кубитные процессоры или даже более производительные чипы. С их помощью можно будет продемонстрировать преимущества квантовых систем по сравнению с обычными», — заявил Арвинд Кришна, вице-президент и руководитель IBM Research and Hybrid Cloud. «Эти обновления квантовых систем, доступные через IBM Cloud, позволяют нам представить, как будут работать новые приложения — мы можем достигнуть новых горизонтов, которые были недоступными в эпоху традиционных компьютерных вычислений».

Всего за год более, чем в три раза, удалось увеличить количество кубитов для своих квантовых процессоров. Работать они могут в областях, которые недоступны для традиционных компьютеров, даже очень производительных. Квантовые процессоры могут помочь искать новые лекарственные препараты, материалы (например, высокотемпературные сверхпроводники, которые сохраняют состояние сверхпроводимости при комнатной температуре), работать в основе ИИ, помогать защищать данные, управлять финансовыми потоками. В целом, при помощи квантовых процессоров специалисты надеются выполнять 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

Например, ученые смогут исследовать сложные химические реакции в поисках новых химических соединений. Сейчас многое зависит от количества кубитов квантовых процессоров.Квантовые компьютеры могут выделять паттерны, зависимости между отдельными данными даже там, где с этой задачей не могут справиться традиционные вычислительные системы.

Для описания характеристик вычислительной мощности систем необходима новая метрика, поскольку здесь неприменимы критерии, используемые для оценки производительности обычных процессоров и компьютерных систем. Поэтому компания ввела новую метрику Quantum Volume. Эта метрика учитывает количество и качество кубитов, связность различных каналов и количество ошибок в операциях. Уже в ближайшем будущем IBM планирует довести количество кубитов в одном процессоре до 50 и выше. А в течение нескольких ближайших лет компания IBM планирует еще больше усовершенствовать свои квантовые системы, сделав их значительно более производительными.