Tulevaisuuden kokonaan uudenlaisten tietokoneiden kehityksessä on otettu suuri, mutta samalla superpieni harppaus eteenpäin: näiden tietokoneiden tekemisessä hyvin aktiivinen IBM julkisti tänään 16 ja 17 kubitin kvanttiprosessorinsa.
Tehokkaampi 17 kubitin prosessori on ensimmäinen prototyyppi tulevasta kaupallisesta kvanttiprosessorista. 16 kubittinen versio puolestaan palvelee sovelluskehittäjiä, tutkijoita ja alan harrastajia uusien innovaatioiden kehittämiseksi.
Kvanttitietokoneet käyttävät hyväkseen atomien kvanttitilojen superpositiota, eli "normaalien" tietokoneiden bittien – jotka voivat olla yksi tai nolla – sijaan kvanttilaskennassa käytetään ns. kubittejä. Yksi kubitti voi sisältää joko ykkösen, nollan tai niiden superposition.
Teoriassa kvanttitietokoneet voisivat toimia paljon nykytietokoneita nopeammin, mutta niiden tekeminen on osoittautunut hankalaksi, koska niiden toiminnassa hyödynnetään todennäköisyyslaskentaa ja sen valjastaminen rutiinikäyttöön on vaikeaa.
IBM:n lisäksi pitkällä kvanttitietokoneiden tekemisessä on kanadalainen D-Wave Systems ja Google, joka on tosin vasta luvannut julkistaa oman tekniikkansa myöhemmin tänä vuonna.
Tämän ensimmäisen kaupallisen kvanttiprosessoriprototyypin sisuksista löytyy 17 kubittia, joukko arkkitehtuurisia ja teknisiä parannuksia.
Kvanttitietojenkäsittely mahdollistaa tulevaisuudessa sellaisten ongelmien ratkaisun, joihin tämän päivän perinteiset supertietokoneet eivät kykene.
Erityisen vahvoilla uudet kvanttitietokoneet ovat muun muassa liiketoiminnan optimoinnissa, kemian tutkimuksessa, materiaalitieteissä, kognitiivisessa tietojenkäsittelyssä ja pilviympäristöjen tietoturvassa.
Kvanttitietokoneen avulla voitaisiin esimerkiksi ratkaista monimutkaisia toimitusketjuihin, logistiikkaan, riskien hallintaan ja finanssidataan liittyviä optimointihaasteita. Kemistit pystyisivät simuloimaan paremmin vielä selvittämättömiä molekyylitason kysymyksiä tai löytämään tapoja yhdistää kemikaaleja aivan uudella tavalla. Näin voitaisiin kehittää täysin uusia materiaaleja. Kvanttiteknologian avulla salausmenetelmät saadaan aivan uudelle tasolle ja se tekee mahdolliseksi esimerkiksi koneoppimisen entistä tehokkaamman hyödyntämisen.
IBM avasi noin vuosi sitten kvanttiteknologiaa hyödyntävän IBM Quantum Experience -pilviympäristön, jonka avulla käyttäjät pääsivät ensimmäistä kertaa hyödyntämään ja testaamaan kvanttiprosessorin tarjoamia mahdollisuuksia.
Tuolloin esitelty IBM:n kvanttiprosessori koostui viidestä suprajohtavasta kubitista. Nyt julkistettu uusi versio sisältää 16 kubittia, joka mahdollistaa aiempaa vaativammat kokeet ja simulaatiot.
Tutkijat, sovelluskehittäjät ja alan harrastajat pääsevät IBM Quantum Experience -pilviympäristössä testaamaan millaisia innovaatioita uusi prosessori mahdollistaa. Käyttäjät voivat ajaa ympäristössä algoritmejä, tehdä kokeita ja simulaatioita tai perehtyä kubittien toimintaan.
Ohjelmistokehityksen työkalut ovat saatavilla GitHub-sivustolta https://github.com/IBM/qiskit-sdk-py.
Video on IBM:n tuottama ja artikkeli perustuu yhtiön tiedotteeseen.
