Jim Clark, direktur peralatan kuantum Intel, dengan salah satu pemroses kuantum perusahaan. Foto; Intel- Komputer Quantum adalah teknologi yang sangat menarik yang memiliki janji untuk menciptakan kemampuan komputasi yang kuat untuk memecahkan masalah yang sebelumnya tidak dapat diselesaikan.
- Para ahli mengklaim bahwa IBM adalah pemimpin dalam bidang komputasi kuantum, sehingga Google, Intel, Microsoft, dan banyak startup lainnya berada di bawah pengaruhnya.
- Investor tertarik pada startup di bidang komputasi kuantum, termasuk IonQ, ColdQuanta, D-Wave Systems dan Rigetti, yang akan dapat mengubah pasar ini.
- Namun, ada yang menarik: komputer kuantum modern, sebagai suatu peraturan, tidak sekuat dan tidak dapat diandalkan seperti superkomputer saat ini, dan mereka juga membutuhkan kondisi khusus untuk memulai dan memuat.
Pada bulan Januari, IBM membuat percikan ketika mengumumkan peluncuran IBM Q System One, model komputer kuantum pertama di dunia yang tersedia untuk bisnis. Perangkat itu ditempatkan di casing kaca halus 9 kaki kubik.
Ini adalah tonggak penting untuk komputer kuantum, yang masih terletak di laboratorium penelitian. Menurut IBM, pembeli sudah berniat untuk mengambil teknologi ini, yang menjanjikan di berbagai bidang: kimia, ilmu material, produksi makanan, industri kedirgantaraan, pengembangan obat, perkiraan pasar saham dan bahkan dalam perang melawan perubahan iklim.
IBM Q System One. Foto: IBMAlasan keresahan adalah bahwa komputer kuantum memiliki sifat yang tampaknya ajaib yang memungkinkannya memproses informasi yang lebih banyak secara eksponensial. Komputer kuantum bukan hanya komputer yang sangat cepat, melainkan sebuah paradigma komputasi yang sangat berbeda yang membutuhkan pemikiran ulang yang radikal.
Pemenang dalam perlombaan teknologi akan menjadi perusahaan yang memanfaatkan peluang yang disediakan oleh teknologi ini. IBM, Microsoft, Google dan raksasa teknologi lainnya, serta startup, mengandalkan teknologi ini.
Business Insider mengajukan beberapa pertanyaan kepada wakil presiden IBM untuk Strategi dan Ekosistem Q IBM, Bob Syutor, tentang bagaimana membuat sistem ini dapat diakses oleh orang-orang: bagaimana orang mendapatkan akses ke mereka? Bagaimana bisa begitu banyak orang belajar bagaimana menggunakan komputer kuantum untuk menyelesaikan tugas mereka?
Ada sedikit peluang melihat komputer kuantum di kantor dalam waktu dekat. Para ahli yang kami ajak bicara percaya bahwa, terlepas dari kenyataan bahwa mereka tersedia dari IBM, akan diperlukan lima hingga sepuluh tahun lagi sebelum komputasi kuantum benar-benar menjadi arus utama. IBM Q System One saat ini hanya tersedia sebagai layanan cloud computing untuk pelanggan tertentu. Ini akan menjadi lebih banyak waktu sebelum sesuatu seperti itu dapat diperoleh orang dan mulai bekerja untuk keperluan pribadi.
Memang, para ahli mengklaim bahwa komputer kuantum memiliki harapan tinggi, tetapi mereka jauh dari produksi massal. Mereka sangat rapuh dan membutuhkan kondisi kerja khusus. Selain itu, komputer kuantum saat ini tidak dapat diandalkan dan tidak sekuat komputer yang sudah kita miliki.
"Kami percaya bahwa dalam waktu sekitar sepuluh tahun, komputer kuantum akan mengubah hidup atau kehidupan Anda," kata Business Insider Jim Clark, direktur peralatan kuantum di Intel. - Faktanya, kita hanya berada di mil pertama maraton. Ini tidak berarti bahwa kita tidak peduli dengan ini. "
Apa itu komputer kuantum?
Bill Gates pernah mengatakan bahwa matematika yang mendasari kuantum berada di luar pemahamannya, tetapi tidak semua orang setuju.
"Gagasan bahwa fisika kuantum juga fisika dan terlalu rumit agak keliru," Chris Monroe, CEO dan salah satu pendiri IonQ, mengatakan Business Insider. "Apa yang membuatnya tidak bisa dipahami oleh banyak orang adalah itu tidak bisa dipahami, tetapi juga tidak bisa dipahami bagiku, seperti halnya bagimu." Jika sesuatu dapat berada di superposisi, itu berarti bahwa ia dapat berada di dua negara sekaligus. Aneh karena kita tidak menemukan ini di dunia nyata. "
Komputer yang kami gunakan menampilkan data dalam bentuk string 1 atau 0, yang disebut kode biner. Namun, komputer kuantum dapat merepresentasikan data dalam bentuk 1, 0, atau, yang paling penting, kedua angka secara bersamaan.
Ketika suatu sistem dapat berada di lebih dari satu keadaan pada satu waktu, ini disebut "superposisi" - salah satu sifat yang tampaknya ajaib dari komputasi kuantum. Prinsip kunci lain di sini adalah "keterjeratan," yang merupakan properti kuantum yang memungkinkan dua partikel bergerak secara serempak, terlepas dari seberapa jauh mereka terpisah secara fisik.
Seperti
yang dijelaskan dalam
artikel di majalah Scientific American, kedua kualitas ini digabungkan menjadi komputer yang dapat menangani lebih banyak data pada saat yang sama daripada sistem apa pun yang ada di pasaran saat ini.
Kekuatan komputer kuantum diukur dalam qubit, unit dasar pengukuran dalam komputer kuantum. Dengan cara yang sama bahwa komputer modern memiliki prosesor 32-bit atau 64-bit (ukuran berapa banyak data yang dapat mereka proses pada saat yang sama), komputer kuantum dengan sejumlah besar qubit memiliki jumlah daya komputasi yang jauh lebih besar.
Di dalam komputer kuantum. Foto: IBMSurga adalah batasnya
Semua ini berarti bahwa komputer kuantum dapat memecahkan masalah yang sebelumnya dibatasi oleh kekuatan pemrosesan.
Sebagai contoh, komputer kuantum dapat memecahkan masalah salesman keliling terkenal dengan metode kasar - sebuah tugas komputasi yang rumit yang membutuhkan menemukan rute terpendek antara beberapa kota sebelum kembali ke rumah. Kedengarannya sederhana, tetapi jika Anda melihatnya dari sudut pandang matematika, menemukan satu-satunya jalur optimal menjadi lebih sulit ketika Anda menambahkan lebih banyak kota ke rute.
Dengan cara yang sama, komputer kuantum dapat melewati tugas-tugas yang paling sulit, paling sulit, menyaring volume besar data keuangan, farmasi atau klimatologis untuk menemukan solusi optimal. Memang, kuantum start-up D-Wave sudah berkolaborasi dengan Volkswagen untuk menganalisis pola gerak dan menghilangkan sejumlah besar gangguan untuk sampai ke titik.
Kegunaannya dalam bidang kriptografi dibahas. Komputer kuantum mampu menguasai metode enkripsi, berbeda dari sandi yang dikenal sebelumnya, yang memungkinkannya untuk mendekripsi rahasia negara dengan mudah. Ada minat besar dari pihak pemerintah dunia dalam fitur yang bermanfaat ini, sementara aktivis khawatir bahwa munculnya komputasi kuantum dapat merusak privasi.
Tantangan fisik
“Karena komputasi kuantum masih dalam tahap awal, ada banyak informasi yang masih belum terbukti,” kata Matthew Briss, wakil presiden R&D R&D Gartner. "Tapi pembeli sudah mencari ruang lingkup untuk menentukan keunggulan kompetitif komputasi kuantum untuk bisnis mereka," katanya.
Terlepas dari semua hype, para ahli percaya bahwa komputer kuantum jauh dari posisi terdepan seperti PC pada 1950-an. Tentu saja, mereka mendapatkan momentum, tetapi lambat.
"Komputasi kuantum dapat dibandingkan dengan kereta yang bergerak lambat," kata Business Insider Brian Hopkins, wakil presiden dan kepala analis di Forrester. - Jika melewati satu inci per detik, maka dalam sebulan ia akan melewati sudah dua inci per detik. Segera, dia akan mulai bergerak lebih cepat. "
Masalah besar sekarang adalah bahwa komputer kuantum tidak dapat melakukan apa pun yang tidak bisa dilakukan oleh komputer klasik. Industri ini menantikan momen yang disebut keunggulan kuantum ketika komputer kuantum melampaui batasan saat ini.
"Ketika pelanggan datang kepada kami, hal utama yang mereka katakan kepada kami adalah bahwa mereka tidak peduli model apa, kalau saja itu akan berguna untuk bisnis mereka," kata analis Briss. - Tidak ada model yang bisa mengungguli algoritma klasik. Kami benar-benar perlu menunggu sampai perangkat keras komputer kuantum mulai membaik. "
Katy Puli, IBM Research Officer, memeriksa cryostat yang membantu komputer kuantum menjaga suhu mereka tetap rendah. Foto: Andy Aaron, IBMMasalah besar tetap kurangnya daya komputasi. Diasumsikan bahwa untuk keunggulan kuantum, komputer dengan kapasitas 50 qubit akan diperlukan. Meskipun tonggak ini diatasi di laboratorium, itu tidak stabil dan tidak dapat dipertahankan. Memang, qubit dapat mengalami kesalahan atau tidak stabil, yang menyebabkan masalah dengan generasi mereka dan menurunkan potensi mereka.
Faktor penting lainnya adalah lebih banyak material. Komputer kuantum harus sepenuhnya diisolasi dari lingkungan agar berfungsi, dan mereka membutuhkan suhu yang sangat rendah. Bahkan getaran terlemah dapat menyebabkan kehancuran qubit, menuntun mereka keluar dari superposisi, seperti halnya seorang anak, mengetuk meja, menyebabkan koin berputar jatuh di atas meja.
Komputer kuantum sebelumnya, seperti IBM Q System One, sangat rumit sehingga kondisi isolasi dan pendinginan yang diperlukan menjadi masalah nyata. Masalah ini diperburuk oleh kurangnya komponen yang diperlukan: kabel superkonduktor dan lemari es suhu rendah. Mereka kekurangan parah.
Pada akhirnya, ini berarti bahwa sementara pengetahuan sedang ditingkatkan dan teknologi sedang dikembangkan, komputasi kuantum secara praktis masih mustahil.
"Salah satu masalah dalam kelompok kerja saya adalah manipulasi bahan, silikon, logam sehingga kami dapat menciptakan lingkungan yang sangat homogen," kata Clark dari Intel. - Ini pada dasarnya adalah teknologi semikonduktor terbaik. Teknologi yang kita butuhkan untuk membuat komputasi kuantum skala besar belum ada. ”
Masalah lain adalah bahwa komputer kuantum memiliki potensi yang tidak dapat disangkal untuk menyediakan daya komputasi yang tidak terduga. Namun, di dunia ini tidak banyak orang yang benar-benar memiliki pengalaman memprogram atau mengelola sistem ini, dan pembeli potensial yang terpesona berusaha mencari cara untuk benar-benar menggunakannya.
Balap Quantum Besar
Analis mengklaim bahwa IBM saat ini memimpin perlombaan komputasi kuantum karena ketersediaan komersial terbatas dari IBM Q System One. Karena itu diakses melalui cloud, IBM dapat mendukung kondisi khusus ini untuk komputer kuantum berfungsi sementara memungkinkan pelanggan tertentu untuk menggunakannya.
"Saya pikir [komputer kuantum IBM] sedang berayun," kata analis Briss. "Saya pikir model komputasi kuantum sebagai layanan adalah model yang tepat." Dengan menempatkannya dalam wadah dan menangani tugas-tugas tertentu, mereka benar-benar berusaha meningkatkan kualitasnya. ”
Sarah Sheldon dan Pat Human dari IBM bekerja pada kulkas pengenceran yang mendinginkan komputer kuantum. Foto: IBMPada saat yang sama, para analis mencatat bahwa setiap pemain di pasar ini dapat memiliki terobosan kapan saja yang akan memungkinkannya untuk maju, dan bahwa ini masih merupakan persaingan yang diperlukan.
Raksasa TI yang berbeda memiliki pendekatan yang berbeda untuk masalah ini. Intel, IBM, Google dan startup komputasi kuantum Rigetti membangun sistem berdasarkan sirkuit superkonduktor, mengandalkan superkomputer modern.
Microsoft mengambil pendekatan yang sama sekali berbeda dan mungkin lebih berisiko, mencoba menciptakan qubit yang lebih baik. Qubit topologi yang Microsoft coba buat adalah fragmen elektron elektron untuk menyimpan informasi di beberapa tempat secara bersamaan, menjadikannya lebih stabil dan tidak mudah rusak. Menurut analis Hopkins, ini kurang dapat diandalkan daripada apa yang coba diciptakan oleh para pesaingnya, tetapi hasilnya akan menjadi langkah maju yang penting bagi seluruh bidang komputasi kuantum.
"Mereka terlibat dalam pertaruhan dan banyak yang percaya bahwa mereka tidak akan pernah berhasil," kata Hopkins.
Sedangkan untuk petualangan, perusahaan pemula seperti IonQ dan D-Wave bertaruh pada teknologi canggih seperti penangkapan ion dan anil kuantum. Sederhananya, mereka mencoba berbagai cara untuk mencapai kinerja dan stabilitas yang lebih baik dari setiap qubit, menggunakan metode yang sama sekali baru.
"Ini memungkinkan kami untuk membuat komputer kuantum yang memecahkan masalah kompleks dan terus berkembang dalam hal ini," kata Business Insider Mark Johnson, wakil presiden desain dan pengembangan prosesor dan produk kuantum di D-Wave.
Spesialis teknologi kuantum IBM berjalan melalui IBM Q Computing Center di Thomas J. Watson Research Center di Yorktown Heights, New York. Foto: Connie Zhou untuk IBMStartup kuantum
Lonjakan dalam komputasi kuantum telah memicu gelombang minat investor pada startup terkait. Menurut Robert Syutor dari IBM, ada sekitar 100 startup di dunia perangkat lunak kuantum, perangkat keras, dan bahkan konsultasi. Ini kecil dibandingkan dengan pasar startup besar, tetapi jauh lebih banyak dari sebelumnya.
"Saya sudah berkecimpung dalam bisnis ini sejak lama, sejak awal," kata Monroe dari IonQ. - Untuk waktu yang lama, masih dalam masa pertumbuhan, sampai 5-8 tahun yang lalu menarik perhatian dan menarik investasi besar. Menjadi jelas bahwa saatnya telah tiba. "
Chris Monroe, CEO dan salah satu pendiri IonQ, startup komputasi kuantum. Foto: IonQBeberapa, seperti Rigetti, siap untuk bertarung dengan persyaratan yang sama dengan titans teknis, menghancurkan chip kuantum mereka sendiri dan sistem komputasi kuantum yang canggih.
"Ini adalah dasar dari bisnis kami," kata Business Insider Betsy Masiello, wakil presiden produk di Rigetti. - Di ruang kuantum, ada banyak perusahaan yang bekerja pada aplikasi perangkat lunak di bidang komputasi kuantum. Kami memproduksi sirkuit mikro dan membangun sistem komputasi. ”
Matthew Kinsella, direktur pelaksana Maverick Ventures, mengatakan ia optimis tentang bidang komputasi kuantum. Perusahaannya melangkah lebih jauh dengan berinvestasi di ColdQuanta, sebuah perusahaan yang memproduksi peralatan yang digunakan dalam sistem kuantum. Dalam lima hingga sepuluh tahun, ia mengharapkan komputer kuantum melampaui sistem saat ini. Maverick Ventures telah membuat taruhan jangka panjang.
“Saya benar-benar percaya pada komputasi kuantum, meskipun mungkin butuh waktu lebih lama dari yang diharapkan sebelum komputer kuantum menjadi lebih baik daripada komputer tradisional untuk tugas sehari-hari. Kemungkinan besar dalam beberapa tahun ke depan kita akan mendapatkan manfaat dari komputer kuantum dalam memecahkan masalah skala kecil, ”kata Kinsella.
Lab Sistem 2000Q D-Wave. Foto: D-WaveKinsella, seperti para analis yang kami ajak bicara, untuk mengantisipasi apa yang disebut "musim dingin kuantum." Mungkin ada kegemparan di sekitar komputer kuantum, tetapi orang meyakinkan diri mereka sendiri, para ahli memperingatkan. Mobil belum sempurna, dan itu akan bertahun-tahun sebelum investor melihat hasilnya.
Dalam perspektif
Bahkan di luar keunggulan kuantum, para ahli meyakinkan kita bahwa masih ada ruang untuk komputer dan superkomputer tradisional. Sampai saat itu, masih ada masalah untuk dipecahkan dengan biaya, ukuran, keandalan dan kekuatan pemrosesan sebelum kita bisa membahasnya.
"Anda harus mengambil napas," kata analis Briss. "Ada banyak hal menarik yang menghabiskan waktu di area ini." Ini adalah konglomerat fisika, ilmu komputer dan, sejujurnya, analisis ilmiah. Kami tidak perlu mempelajari ini jika kami tahu semua jawaban, tetapi di masa depan kami akan memiliki sejumlah besar pekerjaan penelitian. "
Komputer Quantum Rigetti. Foto: RigettiNamun demikian, bagi banyak orang jelas bahwa ini adalah masa depan. Sama seperti produsen komputer mainframe pertama tidak menyadari bahwa ini pada akhirnya akan mengarah pada peningkatan jumlah smartphone genggam seukuran telapak tangan. Komputer kuantum bisa menjadi langkah pertama di jalur yang sama sekali baru.
Beberapa, seperti wakil presiden Microsoft untuk tata kelola perusahaan Todd Holmdahl, cukup optimis untuk mengatakan bahwa itu bisa lebih bermakna daripada kecerdasan buatan dan pembelajaran mesin hari ini. Dia biasa memberi tahu anak-anaknya bahwa mereka harus melakukan apa yang mereka sukai dan bahwa mereka selalu bisa mendapatkan pekerjaan di bidang kecerdasan buatan. Sekarang dia akan mengatakan hal yang sama tentang komputasi kuantum.
“Ini adalah area yang akan berkembang. Kami membutuhkan orang untuk mengisinya dan tidak membiarkannya layu, ”kata Kholmdal. "Ini memainkan peran penting bagi generasi kita, sehingga memungkinkan untuk menciptakan hal-hal menakjubkan di masa depan."