Fraunhofer Institute har precis presenterat Quantum System One, landets första superledande kvantdator som byggts av IBM.
IBM Quantum
Fem år efter att IBM gjorde sin första kvantprocessor med fem kvbit tillgänglig för användare över molnet, visar företaget nu den första kvantdatorn som den fysiskt har byggt utanför sina New York-baserade datacenter.
Hela vägen över Atlanten har forskare från Tysklands Fraunhofer-institut precis presenterat IBM Quantum System One – landets första supraledande kvantdator som Big Blue fick kontrakt att bygga speciellt för organisationen.
Enheten, som innehåller en av IBMs Falcon-processorer med 27 kvbit, kom online för några veckor sedan och har redan gjorts tillgänglig för Fraunhofer-forskare och några av institutets partners. Tyska akademiker och organisationer utanför Fraunhofer kommer från och med nu att vara välkomna att ordna månadskontrakt för att också använda datorn för forskning, utbildning och utbildning.
Fraunhofer partnerskap med IBM undertecknades förra året, vilket markerade början på en global expansion för Big Blues kvantmaskinvara. Företaget släppte Quantum System One år 2019 och slog den som världens första kommersiella kvantdator. men fram till nu har användare endast kommit åt enheten via molnet genom att ansluta till IBMs Quantum Computation Center i Poughkeepsie, New York.
Att föra hårdvaran fysiskt till en ny plats för första gången skulle aldrig bli lätt – och den globala pandemin COVID-19 lade bara till några extra hinder. Vanligtvis, förklarar Bob Sutor, chef för kvantexponent på IBM, skulle företaget ha skickat några viktiga delar och ett team av interna specialister till Tyskland för att montera kvantdatorn, men pandemin innebar att den här gången måste allt göras avlägset.
IBMs ingenjörer var tvungna att förlita sig på NASA-inspirerade metoder för fjärrmontering. “Hur tränar du människor som är tusentals mil bort, när du inte bara kan springa fram till dem och säga:” Gör det här? ” Sutor berättar för ZDNet. “Vi var tvungna att träna lokala lag på distans och samarbeta med dem för att montera allt och få den här maskinen igång. Vi utvecklade nya tekniker för att faktiskt placera dessa system runt om i världen utan att resa dit. Och det fungerade.”
För att utbilda tyska ingenjörer från det lokala IBM-utvecklingslaboratoriet satte Sutors team ihop en virtuell kurs i kvantmontering. Från installation av datorns kylsystem till manipulering av Falcon-processorn lämnades ingen detalj ut och enheten startades framgångsrikt i enlighet med det ursprungliga schemat.
För Fraunhofer innebär detta att institutet och dess partners nu kommer att ha tillgång till en ledande kvantdator som är byggd exklusivt för tyska organisationer, istället för att förlita sig på molntillgång till USA-baserade system.
Sedan partnerskapet tillkännagavs har institutet varit upptagen med att undersöka potentiella tillämpningar av kvantberäkning och utforma kvantalgoritmer som kan visa en fördel jämfört med beräkningar som utförs med klassisk beräkning.
Detta beror på att kvantberäkning är i början, och trots den enorma potential som forskare förväntar sig är mycket av teknikens löfte fortfarande teoretiskt. Befintliga kvantprocessorer som IBMs Falcon kommer med för få qubits och för hög felfrekvens för att lösa storskaliga problem som är relevanta för företag. Forskningsinsatsen består därför av att upptäcka användningsfall som kan passa tekniken när hårdvaran är klar.
“För användare måste de komma in nu, de måste förstå vad kvantdatorer är, vad de är användbara för och vad som är livskraftiga metoder med kvantdatorer som ger dem en fördel jämfört med klassisk datoranvändning”, säger Sutor.
På Fraunhofer har forskare tittat på en mängd olika applikationer, allt från portföljoptimering inom ekonomi till logistikplanering för tillverkare, genom felkorrigeringsprotokoll som kan förbättra kritisk infrastruktur och molekylär simulering för att driva kemi och material upptäckt.
Till exempel har institutet arbetat i samarbete med tyska rymdcentret och forskat för att ta reda på om kvantalgoritmer kan simulera elektrokemiska processer inom energilagringssystemet – vilket i sin tur kan hjälpa till att designa batterier och bränsleceller med bättre prestanda och mer energi densitet.
För Annkatrin Sommer, forskningskoordinator på Fraunhofer, var valet av IBM som kvantpartner oklart. “Vi ville verkligen gå till banbrytande teknik där du har möjlighet att börja utveckla algoritmer så fort som möjligt”, säger hon till ZDNet.
IBMs erbjudande inom kvantberäkning har några betydande styrkor. Sedan lanseringen av sin första molnbaserade kvantprocessor har företaget nu gjort över 20 Quantum System One-maskiner tillgängliga, som nås av mer än 145 organisationer runt om i världen. Två miljarder kvantkretsar upprättas dagligen med molnprocessorerna, och IBM är på väg att bryta en biljon kretsar innan slutet av sommaren.
Falcon-processorerna som används i Quantum System One är 27 qubits, men företaget arbetar parallellt med ett chip som heter Hummingbird, som har 65 qubits. Big Blue publicerade nyligen en färdplan för kvantmaskinvara där den lovade att uppnå över 1000 qubits fram till 2023 – tillräckligt för att börja se de tidiga resultaten av kvantberäkning. I slutändan siktar IBM på att producera ett kvantesystem med en miljon kvbit.
“Om jag skulle slänga ut ett leksaksystem och säga:” Här går du, spelar, jag vet inte om det någonsin kommer att bli bättre “- ingen skulle bry sig”, säger Sutor. “Människor behöver förtroende för att maskinerna och programvaran och apparna på dem rimligen snabbt kommer att kunna fungera bättre än bara klassiska datorer.”
För ett institut som Fraunhofer är den snabba skalningen av kvantteknologier som IBM lovar tilltalande. Och den tyska organisationen är inte ensam om att satsa på Big Blue. I år installeras även IBM Quantum System One i Japan som en del av ett partnerskap med University of Tokyo. och tillbaka i USA har Cleveland Clinic just lagt en order på 500 miljoner dollar för IBM att bygga kvantmaskinvara lokalt.
Men trots IBMs referenser är Fraunhofers forskargrupp också angelägen om att betona att det är för tidigt att säga vilken metod – eller tillvägagångssätt – för kvantberäkning som visar resultat först. Branschen expanderar snabbt, och med nya företag som hoppar på kvantvagnen så ofta är det svårt att skilja mellan hype och verklighet.
Det är därför som, förutom att investera i IBMs superledande qubits, Fraunhofer också undersöker användningen av olika tillvägagångssätt som jonfällor eller diamanter.
“För närvarande är det inte klart vilken teknik som kommer att vara bäst”, säger Sommer, “och vi kommer förmodligen att ha olika tekniker som arbetar parallellt för olika användningsfall. Det är vettigt att starta projekt med olika tillvägagångssätt och efter en tid mäta hur långt du fick och om du nådde dina mål. Därefter bestämmer du med vilken teknik du ska fortsätta. ”
Det återstår att Tysklands glänsande nya Quantum System One sätter landet i en gynnsam position för att konkurrera i det som alltmer formar sig för att bli en global ras för att leda inom kvantberäkning.
Den tyska regeringen har redan lanserat ett finansieringsprogram på 2 miljarder euro (2,4 miljarder dollar) för marknadsföring av kvantteknik i landet, vilket kommer utöver Europeiska kommissionens kvantflaggskepp på 1 miljard euro (1,20 miljarder dollar) .
I USA tilldelades en budget på 1,2 miljarder dollar till National Quantum Initiative Act 2018. Och Kina har för sin del inte fört hemligt om sin ambition att bli en ledande kvantstormakt.
Den brittiska regeringen har också investerat totalt 1 miljard pund (1,37 miljarder dollar) i ett nationellt Quantum Technologies-program. Under de närmaste åren hoppas landet att följa Tysklands ledning och lansera sin allra första kommersiella kvantdator, som kommer att byggas av det Kalifornien-baserade företaget Rigetti Computing.
Relaterade ämnen:
IBM 