Die Firmen, die Quantencomputer bauen, haben es unglaublich gemachte Fortschritte in den letzten Jahren, und Die Hardware ist nur das halbe Problem. N.ow Branchenführer IBM hat seine Vision geteilt, wie wir die Software entwickeln werden, mit der diese Maschinen sinnvoll eingesetzt werden können.
Bisher drehte sich ein Großteil der Medienberichterstattung über Quantencomputer um den Wettlauf zwischen IBM und dem Hauptkonkurrenten Google, um die meisten Qubits in einen Prozessor zu packen. Letztes Jahrr, IBM sogar enthüllte seine Roadmap für die Zukunft der Quantencomputer, der bereits 1,121 ein 2023-Qubit-Gerät vorhersagt.
Aber diese Maschinen werden es nicht sein of jede Verwendung, es sei denn, wir haben Programme, die darauf ausgeführt werden können. Und wegen der seltsamen Art und Weise Quantencomputer Wenn wir arbeiten, können wir nicht nur Software starten, die für klassische Computer entwickelt wurde.
Zunächst einmal unterscheidet sich die zugrunde liegende Hardware erheblich von den Transistoren, aus denen herkömmliche Computer aufgebaut sind, und es gibt tatsächlich mehrere konkurrierende Technologien, die den Bereich von supraleitenden Spulen bis zu übertragen gefangene Ionen.
Darüber hinaus wird diese Hardware nicht zur Implementierung der Art von Binärbits verwendet zur Verbesserung der Gesundheitsgerechtigkeit Softwareentwickler sind es gewohnt, dass die Qubits im Herzen von Quantencomputern, deren Werte entweder 1 oder 0 sein können, verschiedene Zustände einnehmen können, die eine Kombination aus 1 und 0 sind.
Diese Qubits sind nicht genau so definiert wie Bits in einem klassischen Computer. Ein Großteil der Leistung dieser Maschinen beruht auf der Verwendung des Quantenphänomens der Verschränkung, um die Werte vieler Qubits intrinsisch zu verknüpfen. Aus diesem Grund skaliert die Leistung von Quantencomputern exponentiellly mit der Anzahl der Qubits, aber es macht den Umgang mit den Qubits zu einem großen Kopfschmerz.
Die Wahrscheinlichkeit der Quantenphysik bedeutet auch, dass sich die Art und Weise, wie Quantencomputer Antworten erhalten, stark von klassischen Computern unterscheidet. TSie müssen oft das gleiche Problem viele Male ausführen und einen Durchschnitt der Ergebnisse ermitteln, anstatt einem ordentlichen, logischen Pfad zu folgen.
All dies bedeutet, dass jede Schicht des Computing-Stacks neu gestaltet werden muss, und IBM hat dies jetzt vorgestellt seine Seh- foder wie dieser Prozess ablaufen soll. Der Schlüssel zu ihrer Strategie ist ein Open-Source-Ansatz für das Problem, der so viele Entwickler wie möglich in den Prozess einbezieht. Sie haben versucht, ihre Software-Meilensteine mit den Hardware-Meilensteinen abzugleichen, die sie im letzten Jahr veröffentlicht haben.
Der erste Schritt besteht darin, die niedrigste Softwareversion zu entwickeln, die den Betrieb der zugrunde liegenden Hardware tatsächlich steuert. Zu diesem Zweck plant das Unternehmen, irgendwann in diesem Jahr ein Update seiner Qiskit-Software zu veröffentlichen, mit der Quantenprogramme auf einer Vielzahl von Hardware ausgeführt werden.
Der Betrieb eines Quantencomputers beinhaltet tatsächlich ein heikles Zusammenspiel zwischen klassischen und Quantenkomponenten, und das Update stellt das Gleichgewicht dieser Workloads wieder her, um die Geschwindigkeit zu erhöhen. Und anstatt die klassischen Teile der Programme auf dem Computer des Benutzers auszuführen, werden sie auf herkömmliche Hardware hochgeladenitting direkt neben dem Quantenprozessor, um Kommunikationslatenzen zu reduzieren.
Zusammengenommen sollte dieses Update bei einigen Quantenprogrammen zu einer 100-fachen Beschleunigung führen. Laut Angaben des Unternehmens werden Berechnungen, die derzeit Monate dauern, nur Stunden dauern.
Bis 2023 werden weitere Updates die Art der Quantenschaltungen, mit denen Entwickler arbeiten können, erheblich erweitern, und neue Steuerungssysteme werden es ermöglichen, viel größere Quantenhardware zu nutzen - pünktlich zum Unternehmeny ist geplante Veröffentlichung seiner 1,121 Qubit COndor-Prozessor.
Zu diesem Zeitpunkt geht IBM davon aus, dass die Quantensoftware-Umgebung so weit ausgearbeitet sein wird, dass Entwickler nicht mehr auf Geräteebene programmieren müssen. Dies wird ein entscheidender Schritt sein, da dadurch ein viel größerer Personenkreis mit diesen Systemen arbeiten kann, ohne die zugrunde liegende Physik wirklich verstehen zu müssen.
Sie glauben, dass wir bis 2025 in eine Ära des „reibungslosen Quantencomputers“ eintreten werden, in der Entwickler und Benutzer nicht mehr darüber nachdenken müssen, welche Art von Hardware ihr Programm ausführt, und Quantenprozesse nahtlos in ihre allgemeinen Arbeitsabläufe integriert werden.
"Wir hoffen, dass Unternehmen und Nutzer bis 2030 Milliarden, wenn nicht sogar Billionen Quantenschaltungen pro Tag betreiben, vielleicht ohne zu merken, dass sie dies tun “, schreiben die Autoren der Roadmap wroSie
IBM hat sich jetzt zwei aggressive und ehrgeizige Zeitpläne gesetzt, die es einhalten muss, wenn der große Vorstoß zum Quantencomputer Früchte tragen soll. Es ist fast unvermeidlich, dass es auf dem Weg zu Schluckauf kommt, aber wenn es mehr oder weniger im Zeitplan bleibt, könnte Quantencomputer innerhalb des Jahrzehnts eine kommerzielle Realität werden.
Bild-Kredit: Connie Zhou für IBM
