Компания D-Wave приближает «отставку» традиционных компьютеров, готовя к выпуску новую квантовую систему, по быстродействию в тысячу раз превышающую предыдущую. Компания предложит квантовый компьютер, состоящий из 2 тыс. кубитов, это вдвое больше, чем у нынешней модели D-Wave 2X, которая считается одной из самых передовых в мире.
Как заявил Джереми Хилтон, старший вице-президент D-Wave по системам, квантовый компьютер на 2 тыс. кубитов будет в 500-1000 раз быстрее, чем его предшественник. А через два-три года появится еще более мощная квантовая машина с процессором на основе совершенно новой конструкции, добавил он.
Многие современные ПК и серверы однажды могут быть вытеснены квантовыми компьютерами; исследования в этой области ведутся уже десятки лет. Проектированием квантовых систем помимо D-Wave сегодня активно занимается корпорация IBM.
Первый компьютер, считающийся квантовым, был введен в действие D-Wave в 2011 году. С тех пор системы компании купили Google, Lockheed Martin, НАСА и Лос-Аламосская национальная лаборатория.
В идеале квантовый компьютер должен стать универсальным с точки зрения круга поддерживаемых задач, и именно эту цель преследуют в IBM. Квантовый компьютер можно построить по-разному; система D-Wave рассчитана лишь на определенные задачи. В IBM же хотят создать машину, способную, подобно ПК, выполнять самые разные приложения.
Больший процессор позволит увеличить вычислительную мощность будущей системы D-Wave, которая сможет ускорять такие задачи, как машинное обучение, проектирование и контроль качества программных систем, объясняет Хилтон.
В D-Wave еще не определили весь круг возможных применений своей системы. В Лос-Аламосской национальной лаборатории приобрели квантовый компьютер для исследований в области новых компьютерных архитектур. В Google пользуются квантовой системой для машинного обучения и других задач. Кроме того, D-Wave предлагает удаленный доступ к своему компьютеру для тех, кто хочет принять участие в поиске новых применений для квантовых вычислений.
Машинное обучение представляется одной из наиболее перспективных областей, где могут найти применение квантовые системы. В самой D-Wave, в частности, разрабатывают модели, позволяющие оптимизировать классификацию, создание и анализ изображений. В компании также видят возможности использовать D-Wave в здравоохранении и финансовой отрасли.
С помощью квантовых компьютеров можно будет, к примеру, мгновенно распознавать людей на изображениях по мере загрузки этих изображений в социальных сетях.
D-Wave в ближайшее время проведет серию встреч с исследователями, чтобы подтолкнуть разработку программ для квантовых компьютеров. Писать приложения для системы D-Wave можно на стандартных языках, например, на C++, с использованием популярных моделей машинного обучения, таких как TensorFlow и Caffe, объясняют в компании.
По словам Хилтона, в D-Wave стремятся сделать переход на компьютер нового типа более простым для разработчиков благодаря применению традиционных моделей программирования.
Квантовые компьютеры, в отличие от традиционных вычислительных систем, основаны на ином аппаратном обеспечении, и они сложны в проектировании из-за непредсказуемости кубитов, применяемых в квантовом процессоре. Обычные компьютеры хранят данные в виде единиц и нулей, а кубиты одновременно могут находиться в нескольких состояниях, что позволяет выполнять больше вычислений в параллельном режиме.
Кубиты входят в суперпозицию состояний, подчиняясь законам квантовой механики, но они нестабильны и легко выходят из-под контроля под действием малейших внешних влияний. Подобная неустойчивость может негативно влиять на работу тех приложений, которым необходима надежная работоспособность в течение длительного времени.
Когда кубиты начинают взаимодействовать — «запутываться», их поведение и состояние спрогнозировать трудно. Но в D-Wave добились определенного уровня стабильности в работе кубитов за счет размещения их в контролируемой среде, охлажденной и находящейся под сильным давлением.
Исследователи до сих пор расходятся во мнении о том, является ли система D-Wave истинным квантовым компьютером, но, так или иначе, машины D-Wave обладают большой вычислительной мощностью.
По словам Хилтона, в компании работают над архитектурой универсального квантового компьютера, но краткосрочная цель — найти для нынешних систем как можно больше применений, в том числе в области машинного обучения.
Несмотря на всю шумиху вокруг квантовых компьютеров, традиционные ПК и серверы в ближайшее время на покой не уйдут, поскольку для создания универсального квантового компьютера нужно еще много исследований. Единственный реальный конкурент D-Wave сегодня — это IBM, которая предлагает доступ через облако к процессору из 5 кубитов.
