IBM představilo první komerční kvantový počítač

Systémy IBM Q jsou navrženy tak, aby si poradily s problémy, které jsou momentálně příliš složité na to, aby si s nimi poradily běžné výpočetní systémy. Budoucí aplikace kvantových výpočetních systémů by mohly zahrnovat například nové způsoby, jak vytvářet modely finančních dat, jak identifikovat globální rizikové faktory pro zajištění lepších investic, nebo způsoby nalezení optimální trasy pro logistiku.

IBM Q System One je optimalizovaný pro zajištění stabilního a spolehlivého provozu pro nepřetržité komerční využití a vůbec poprvé tak supravodivý kvantový počítač funguje jinde než ve výzkumných laboratořích. Q System One se podobně jako klasické počítače skládá z několika komponentů, které tvoří určitou strukturu schopnou spolupráce. Skládá se z na zakázku vyrobených komponentů, které dohromady zvládají obsloužit ty nejnáročnější dostupné kvantové výpočetní programy na cloudové bázi. Aby toho byl schopen dosáhnout, využívá Q System One:

• stabilní kvantový hardware s automatickou kalibrační schopností, který dodává vysoce kvalitní qubity (kvantové bity);
• kryogenní inženýrství, které poskytuje neustále chlazené a izolované kvantové prostředí;
• velmi přesnou elektroniku zajišťující kontrolu obrovského počtu qubitů;
• kvantový firmware, jenž nabízí správu systému a umožňuje upgrade systému bez zbytečné prodlevy pro uživatele;
• klasické výpočty pro zajištění bezpečného přístupu ke cloudu a hybridní provedení kvantových algoritmů.

IBM Q Kvantové výpočetní centrum

Během letošního roku společnost IBM plánuje otevření Kvantového výpočetního centra v Poughkeepsie ve státě New York, který rozšíří již fungující program IBM Q Network. Ten zahrnuje systémy ve Výzkumném centru Thomase J. Watsona v Yorktownu. V novém centru se budou nacházet některé z nejpokročilejších kvantových výpočetních systémů na bázi cloudu, které budou přístupné členům programu IBM Q Network, skupině společností z Fortune 500, startupům, akademickým institucím a samozřejmě také národním výzkumným laboratořím spolupracujícím s IBM na vývoji kvantových počítačů a hledání praktických aplikací pro byznys a vědu.

„IBM Q System One je zásadním krokem směrem ke komercializaci kvantových počítačů,“ uvedl senior viceprezident pro hybridní cloud a ředitel IBM Research Arvind Krishna. „Tento nový systém představuje zásadní krok v šíření kvantových počítačů mimo zdi výzkumných laboratoří, protože současně hledáme praktické aplikace pro kvantové počítače určené pro podnikání a výzkum.“

IBM Q System One

Na tvorbě tohoto kvantového počítače se nepodíleli pouze vědci a systémoví inženýři společnosti IBM, ale zapojil se i tým světových průmyslových designerů, architektů či výrobci. Konkrétně šlo o britská průmyslová a interiérová designová studia Map Project Office a Universal Design Studio a Goppion, milánské výrobce high-endových výstavních skříní pro muzea, která chrání nejvzácnější kousky umění jako Mona Lisa či anglické korunovační klenoty. Dohromady tito lidé stvořili první kvantový počítač, spojený z tisíců komponentů uvnitř sklem uzavřeného vzduchotěsného prostředí, určený především pro komerční účely. Jde o evoluční milník komerčních kvantových počítačů.

Tento integrovaný systém vznikl, aby splnil jednu z největších výzev kvantových počítačů – nepřetržitou správu kvality qubitů používaných ke kvantovým výpočtům. Tu qubity vyžadují, protože velmi rychle ztrácejí své kvantové vlastnosti (i během 100 mikrosekund), a to částečně kvůli vzájemně propojenému prostředí stroje. Důležitou roli zde hrají ruchy z vibrací, výkyvy teplot nebo elektromagnetické vlny. Proto také kvantové počítače vyžadují opatrný přístup a izolované prostředí.

Jak vypadá?

Na první pohled si všimnete téměř tři metry (cca 274 cm) vysokého i širokého a přes centimetr tlustého zapečetěného pouzdra z boritého skla. Vzduchotěsný uzávěr lze otevřít poměrně jednoduše za použití motorizované rotace okolo dvou os umístěných tak, aby se co nejvíce zjednodušila údržba a upgrady celého počítače. Minimalizuje se tak čas strávený těmito operacemi i čas, kdy je počítač nedostupný pro uživatele, což je další výhodou pro komerční využití. Série nezávislých hliníkových a ocelových rámů spojují, ale také určitým způsobem oddělují systémové kryostaty, ovládání elektroniky a externí obal. To pomáhá minimalizaci případného rušení z vibrací, které by mohlo vést k „fázovému neklidu“ a nesoudržnosti qubitů.

Tento nový systém je dalším krokem evoluce programu IBM Q, průmyslové snahy o představení veřejně programovatelného univerzálního kvantového výpočetního systému na bázi cloudu (IBM Q Experience) a komerční platformy IBM Q Network pro aplikace pro byznys a vědu. Zdarma a veřejně dostupný program IBM Q Experience už funguje od května 2016 a může se pochlubit více než 100 000 uživatelů, kteří provedli více než 6,7 milionu experimentů a zveřejnili více než 130 výzkumů třetích stran. Vývojáři si také více než 140 000krát stáhli Qiskit, open-source kvantový vývojový software, jehož pomocí lze vytvářet a rozběhnout kvantové výpočetní programy. IBM Q Network zahrnuje také aktuální doplňky z Argonne National Laboratory, CERNu, ExxonMobil, Fermilab a Lawrence Berkeley National Laboratory.