IBM Q System One: Der weltweit erste vollintegrierte Quantencomputer

Computer, so einfach sie erscheinen, ihre Fähigkeiten und Geschwindigkeit, Probleme und Gleichungen zu kalibrieren, sind für das menschliche Gehirn unerreichbar. Ein Computer ist, wie man meinen könnte, nicht nur ein Medium, das Ihnen eine Reihe von Anwendungen bietet, sondern einfach ein Taschenrechner. Sie geben den Computerbefehl, er speist diesen Befehl in die Verarbeitungseinheit ein. Das wird dann geladen, verarbeitet und kalibriert, bevor Sie das gewünschte Ergebnis erhalten. Während der Computer definitiv auf menschlichen Befehlen ausgeführt wird, macht seine Fähigkeit, einen Befehl zu verarbeiten und ihn ohne die Möglichkeit eines manuellen Fehlers zu kalibrieren, eine Maschine effizienter als wir. Während klassische Computer uns noch lange bei realen Berechnungen helfen, ist der Bedarf an technologischem Fortschritt und dem Aufbau einer technologiebasierten Weltgesellschaft, hat in verschiedenen Fachgebieten Anforderungen an fortschrittlichere Lösungen für unsere Rechenprobleme gestellt. Und da diese Probleme für einen klassischen Computer zu schwer zu kalibrieren sind, haben sich die Forscher dem Quantencomputing zugewandt.

Der amerikanische Computersystemhersteller IBM hat kürzlich seine angeblich "weltweit erste integrierte Quantencomputermaschine" namens IBM Q System One vorgestellt. Was ist Q-System One? Was hat IBM damit auf dem Spiel? Was könnte dies für die Zukunft der Computersysteme bedeuten? Nehmen wir es „nach und nach“.

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Quantencomputer in Kürze

Bild: Gehackt

Ihr habt also alle Binärzahlen in der Schule gelernt, oder? Die Sprache, die Computer verstehen? Läuten irgendwelche Glocken? Ein klassischer Computer akzeptiert oder versteht keine wortgeschriebenen Befehle. Alles, was Sie auf einem Computer tun, wird in seinem Speicher als Information in Form von binären Einheiten gespeichert, die nur aus Nullen und Einsen bestehen. Ein klassischer Computer führt also alle Berechnungen binär durch. Da eine binäre Einheit entweder eine 0 oder 1 sein kann, ist auch die Reichweite der Rechenkomplexität, die ein Computer verarbeiten oder akzeptieren kann, begrenzt. Es gibt immer Benchmarks, die ein Computer aufgrund der Beschränkungen seiner Algorithmen zur Verarbeitung und Speicherung von Informationen oberhalb einer bestimmten Grenze und Komplexität nicht erreichen kann.

Bild: Forbes

Hier kommt Quantencomputing ins Spiel. Quantencomputing arbeitet nach den Gesetzen der Quantenmechanik, bei der die Wissenschaft auf Teilchen untersucht wird, die in Größe und Maßstab viel kleiner sind, tatsächlich kleiner als ein Atom. Solche Teilchen werden subatomare Teilchen oder Quantenteilchen genannt. Betrachten wir nun, dass diese subatomaren Teilchen Computerbits sind. Beim Quantencomputing können die vom Computer empfangenen Informationen weiter in komplexere und kleinere Bits manipuliert werden.

Dies kann durch ein Phänomen erreicht werden, das als Quantenverschränkung bezeichnet wird; die Überlagerung binärer Bits übereinander, um verbundene, gepaarte oder gruppierte Informationsbits zu bilden. Gepaarte Bits neigen dazu, komplexere und kompliziertere Informationen für die Kalibrierung zu verarbeiten, da sie im Gegensatz zu binären Formen in mehr als einem einzelnen Zustand existieren können. Diese miteinander verschränkten Bits, die von den Eigenschaften des anderen abhängig sind, werden Qubits genannt.

Quantencomputing führt im Grunde genommen das Studium von Computern in einen kleineren Maßstab. Ein Paar binärer Bits 0 und 1 im Quantenzustand kann bei Überlagerung vier verkörperte Zustände bilden. Ebenso können drei Qubits von 0 und 1 in acht verschiedenen Zuständen gepaart werden. Stellen Sie sich jetzt Hunderte davon vor; es würde Ihnen Paare von Zuständen geben, die die Anzahl der Teilchen im Universum übersteigen würden. Das ist das Ausmaß der Quantenberechnung.

Was kann uns Quantencomputer bieten?

Bild: TechFunnel

Wir hören immer eine Reihe von Prognosen in Bezug auf Aktienmarkt, Sport, Welt- oder Volkswirtschaft, medizinische Forschung und Wetter. Diese Projektionen lenken unsere täglichen Lebensentscheidungen und prägen einen großen Teil unserer Zukunft. Aber woher bekommen wir diese Projektionen? Berechnung. Software und Computermaschinen, die eingehende Daten und Informationen zu mathematischen Algorithmen ausführen, um zu bestimmen oder abzuschätzen, wie die Zukunft dieses bestimmten Gebiets aussehen kann.

Die Daten der Meeresströmungen bestimmen, welches Wetter wir morgen erwarten können. MRTs in Krankenhäusern ermöglichen es Ärzten, die beste Behandlung für den Patienten zu finden. Die aktuellen Entscheidungen von Unternehmenskonglomeraten ermöglichen es Finanzanalysten, die Aktiencharts zu manipulieren und die Form der Wirtschaft von morgen zu verändern. Dennoch gibt es eine Reihe komplexer Rechenprobleme, die weit über das Verständnis eines klassischen Computers oder einer Gehirnleistung auf der Erde hinausgehen. Quantencomputing kann ein High-End-Upgrade zu dem sein, was wir über Computeranalyse wissen. Wetter und Finanzlage wären früher verfügbar, als wir jemals mit ihren Folgen konfrontiert werden müssten.

Ärzte und Chirurgen könnten neue Entdeckungen machen und die medizinische Verabreichung für immer verändern. Wir wären in der Lage, alle Ressourcen zu optimieren und Abfälle vollständig zu beseitigen; manuelle Fehler in Berechnungen und Algorithmen würden aufhören zu existieren; und darüber hinaus könnten wir das Auftreten der Natur und ihre Phänomene entschlüsseln, da die Natur selbst auf den Eigenschaften subatomarer Teilchen beruht.

Warum haben sich Computerhersteller in das Quantencomputing gewagt?

Bild: Technologie-Review

Nun, ein Grund könnte der Wettlauf um die Etablierung von Monopolen und die Beherrschung der Technologie der Welt sein. In der technologieabhängigen Gesellschaft, in der wir leben, haben wir bereits viele persönliche Informationen über uns an die besten Technologieunternehmen und staatlich finanzierten Technologieprojekte weitergegeben. Derjenige, der eine solche Technologie betreibt, beherrscht praktisch die Welt. Quantencomputing ist nach Künstlicher Intelligenz das nächste große Ding unter den Zukunftstechnologien. Das Unternehmen, das die beste Quantenanalyse und das beste Computing anbieten würde, hätte Zugriff auf alle Arten von Unternehmens-, Regierungs- und persönlichen Daten in Bezug auf verschiedene Arbeitsbereiche. Jeder, dem diese Informationen gehören, hätte die Macht, die besten Entscheidungen für sich selbst zu treffen und würde immer an der Spitze bleiben, egal was passiert.

Bild: BlueWire

Andere können sein, um Geld zu verdienen. Nicht jedes Unternehmen bietet Quantencomputing-Dienste für kommerzielle und Unternehmenszwecke an, und weniger als eine Handvoll von ihnen haben ein Stadium erreicht, in dem sie tatsächlich experimentelles Quantencomputing durchführen können. Also, wenn man ein solches Projekt entwickeln kann, ist man sicher, Investoren und andere Leute mit Geld willkommen zu heißen. Ein weiterer Grund kann die Erforschung von Parallelität und das Überschreiten der Grenzen des Weltraums sein. Scheint die Vision eines verrückten Wissenschaftlers zu sein, aber wenn Qubits und Theorien der Quantenmechanik theoretisch die Möglichkeit haben, die Konzepte des Weltraums zu erlernen und zu lösen, die Weltraumforschern und dem Rest der Welt noch unbekannt sind.

Die Motive können endlos sein, aber der Sieg in dieser Hinsicht ist kein Spiel und jeder Spieler, der versucht, Quantencomputer zu lösen, muss sehr genau wissen, was er von dieser Forschung und technologischen Errungenschaft erwartet.

IBM und seine Forschung im Bereich Quantencomputing

Bild: IBM

Der erste Schritt von IBM in das Quantencomputing war im Jahr 2016, als es die IBM Initiative Q ins Leben rief, eine Initiative auf Branchenebene, die darauf abzielt, die Computeranalysefähigkeiten verschiedener Unternehmen im Bereich Wirtschaft und Wissenschaft zu verbessern. IBM Q wurde mit dem Ziel ins Leben gerufen, Ressourcenoptimierung durch fehlerfreie Diagnose und Analyse zu erreichen und neue Maßstäbe für Machine Learning zu setzen. Die Initiative konzentrierte sich auf die Verbesserung von Finanzentscheidungen und die Aktualisierung von Risikomanagementtechniken auf Unternehmensebene. Es verwandelte sich bald in einen aktiven Quantencomputing-Service-Provider-Zweig von IBM und ermöglichte den Zugriff auf sein Netzwerk für Unternehmen über die Cloud. Angetrieben davon, die Art und Weise, wie Geschäfte heute ablaufen, zu verändern,

IBM Q System One: IBMs leistungsstarker Einstieg in das Quantencomputing-Geschäft

Bild: Netzwerk Naher Osten

Im Januar 2019 kündigte IBM erstmals an, dass sein neues IBM Q System One bald für Computeranwendungen für Unternehmen verfügbar sein wird, und es wurde diesen Monat endlich vorgestellt und zog verschiedene Technologieforscher und Experten der Quantenmechanik an. System One ist ein massives Upgrade des ursprünglichen Q, das Analysedienste von bis zu 5 Qubits an Informationen bot. Das neue System One wäre in der Lage, Analysedienste bis zu 20 Qubits anzubieten. In einfacher Mathematik wäre es in der Lage, fünfmal komplexere Probleme zu berechnen als seine Vorgänger. Der neueste Akteur im Quantencomputing hat bereits Unternehmen wie CERN und Fermilab als potenzielle Kunden gewonnen, die sich für die Nutzung seiner Dienste über die Cloud angemeldet haben. Das neu entwickelte System ist in der Lage, sich schneller zurückzusetzen als sein Vorgänger, und wenn sein Kryostat ordnungsgemäß gewartet wird,

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Ist IBM Q System One ein Riesensprung im Quantencomputing?

Bild: Die nächste Plattform

Bei der Einführung behauptete IBM, System One sei der „weltweit erste vollständig integrierte“ Quantencomputer, der in naher Zukunft den Kurs der Finanzwirtschaft und der wissenschaftlichen Analyse verändern könnte. IBM behauptet, dass System One der Forschung Türen öffnen könnte, die zu allen möglichen wissenschaftlichen Entdeckungen führen und hohe Ziele der Ressourcenoptimierung und Unternehmensplanung erreichen würden. Diese Aussage würde jedoch viele Diskussionen erfordern, bevor wir ein endgültiges Urteil über die Fähigkeiten der neuesten Erfindung von IBM fällen könnten. Quantencomputing hängt von den Gesetzen der Quantenmechanik und der Quantenverschränkung ab. Diese Gesetze wurden im Experiment nie wirklich bewiesen, selbst nach umfangreichen Forschungen von Wissenschaftlern wie Einstein und Schrödinger. Verschiedene Theorien ignorieren immer noch viele Konzepte der Quantenmechanik und daher IBM konnte unmöglich alles mit System One lösen. Zweitens behauptet IBM zwar, dass es mit dieser Analyse den Kurs der kommerziellen Computeranalyse ändern würde, aber es ist einfach zu komplex, um dies zu erreichen. Quantencomputer haben bisher nur experimentelle Ergebnisse geliefert, und System One würde dasselbe tun. Ob ihre Umsetzung in realen industriellen Situationen wirklich machbar ist oder nicht, ist eine Frage langer Analysen und Theorien.

Bild: ExtremeTech

Was wir über System One sagen können ist, dass es sicherlich ein Benchmark im Bereich der Forschung für Quantencomputing wäre und seine experimentellen Ergebnisse neue Ideen für die Entdeckung neuer Fähigkeiten des Quantencomputings selbst eröffnen würden. Anstatt ein Problemlöser zu sein, wird System One höchstwahrscheinlich als Forscher fungieren, der uns helfen würde, Werkzeuge und Techniken der Quantenanalyse weiterzuentwickeln und voranzukommen, um eine erfolgreiche Ressourcenoptimierung, Risikoanalyse und Krankheitsdiagnose durch Quantencomputer zu erreichen.

Warum ist IBM Q System One möglicherweise nicht die ultimative Maschine?

Bild: Der Ökonom

Denn die Wartung einer solchen Maschine mit der heute erhaltenen Technik ist höchste Sorgfalt, Sorgfalt und aktive Überwachung. Ein Quantencomputer muss bei Minustemperaturen von weit unter -100 Grad Celsius gehalten werden. Wieso den? Denn Quantenteilchen werden schon durch kleinste Schwankungen verzerrt und müssen im nahezu stationären Zustand analysiert werden. Da System One gerade für den kommerziellen Einsatz auf den Markt kommt, wissen wir nicht, wie fähig es ist, sich gegen solche Verzerrungen zu behaupten. Darüber hinaus wird IBM am wenigsten wahrscheinlich alles in eine experimentelle Quantenmaschine investieren, dh es hat definitiv andere Pläne. Dann ist die nächste große Frage die Zuverlässigkeit. Ohne entsprechende Tests kann selbst IBM nicht behaupten, dass es für den kommerziellen Einsatz hundertprozentig zuverlässig ist.

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Ist Quantum Computing ein guter Schritt für die finanzielle Zukunft von IBM?

Bild: Washington Post

Ehrlich gesagt, für ein Unternehmen, das mehr als 100 Jahre alt ist, wäre die finanzielle Zukunft nicht die erste Sorge, bevor es etwas wagt. IBM hat IBM Q System One nicht allein, sondern mit Hilfe von Forschern, Architekturexperten und Designern aus allen möglichen internationalen Organisationen entwickelt. Wenn es das getan hat, ist es sich sicherlich bewusst, was es tut und was es mit der potenziellen Zukunft von IBM Q System One zu tun hat. IBM weiß, was Quantencomputing und die Kommerzialisierung solcher Dienste in der Zukunft bringen können. Das Unternehmen hat es in letzter Zeit versäumt, mit seinen trendigen technologischen Produkten und Dienstleistungen wie Mobiltechnologie und Webservices Umsätze zu erzielen. Inmitten all dessen kann die Investition von Forschung, Wissen, Geldern und zukünftigen Beteiligungen in eine experimentelle Technologie für IBM kein Versuch und Irrtum sein.

Ist ein Risiko verbunden?

Bild: Silicon UK

Wenn man mit solch einer angetriebenen Technologie anpackt, gibt es Konsequenzen, die berücksichtigt werden sollten. Wie bereits erwähnt, würde ein erfolgreicher Übergang vom experimentellen zum implementierbaren Quantencomputing IBM ein Monopol über andere Unternehmen geben und es in den engeren Kreis großer Unternehmen und vielleicht auch in unser Privatleben bringen. Darüber hinaus ist es bei der KI-Integration nicht nur ein Risiko, sondern eine wahrscheinliche Gefahr, so große Datenmengen einer selbstlernenden und selbstanalysierenden Maschine zu unterziehen. Außerdem kann Quantencomputing in der Lage sein, Kryptographietechniken zu durchbrechen, die verwendet werden können, um Cyberangriffe zu stoppen und eine sichere Kommunikation bereitzustellen. Bei umgekehrter Verwendung kann es jedoch verwendet werden, um verschlüsselte Dateien von Regierungsbehörden und Unternehmensforschung zu knacken. Wenn IBM erfolgreich ist,

 Es ist noch zu früh, um zu sagen, was IBM mit Q System One möglicherweise tun kann, aber man muss bedenken, welche Konsequenzen eine solche technologische Macht mit Erfolg und Fortschritten haben kann. Darüber hinaus würde es noch einige Zeit dauern, den Einsatz klassischer Computer für die computergestützte Analyse vollständig aufzugeben, da sich nicht jedes Unternehmen für Quantencomputing-Dienste entscheiden kann. Vorerst könnte IBM das erste Unternehmen sein, das ein profitables Quantencomputing-Geschäft aufrechterhält. Werden die Experimente von Q System One neue Türen der Produktivität öffnen oder werden die Risiken einer ultimativen Explosion der Maschinenintelligenz und Technologie mit sich bringen?