Cookies op Tweakers

Tweakers maakt gebruik van cookies, onder andere om de website te analyseren, het gebruiksgemak te vergroten en advertenties te tonen. Door gebruik te maken van deze website, of door op 'Ga verder' te klikken, geef je toestemming voor het gebruik van cookies. Wil je meer informatie over cookies en hoe ze worden gebruikt, bekijk dan ons cookiebeleid.

Meer informatie

IBM wil in 2023 quantumprocessor met 1000 qubits gereed hebben

IBM werkt aan drie quantumprocessors die in de komende drie jaar moeten verschijnen. In 2023 hoopt het bedrijf de mijlpaal van meer dan duizend qubits behaald te hebben. Dat moet gebeuren met de Condor-processor.

IBM Quantum Computing heeft een naar eigen zeggen agressieve roadmap opgesteld voor zijn plannen om quantumsystemen op te schalen. Het bedrijf nam deze maand stilletjes de Hummingbird in gebruik: een quantumprocessor met 65 qubits. Een van de eigenschappen hiervan is dat het bedrijf signalen van acht qubits in een keer kan uitlezen.

De Hummingbird vormt een opmaat naar de Eagle, die volgend jaar moet verschijnen en dan 127 qubits biedt. IBM gebruikt onder andere through-silicon via-kanalen voor de processor en het bedrijf plaatst de qubits in een aparte laag om de coherentie te behouden, oftewel om verstoring van het fragiele systeem van buitenaf te voorkomen. Ook gaat IBM bij de Eagle kijken naar de samenwerking van qubits voor error-correctie. Het bedrijf plaatst de qubits nog steeds in een hexagonale structuur, net als het bij de huidige Falcon-quantumprocessor met 27 qubits doet.

De opvolger van Eagle heet Osprey en deze moet in 2022 uitkomen en 433 qubits bevatten. Voor deze processor gaat IBM onder andere verbeterde koeling gebruiken. Voor de Condor, die in 2023 moet verschijnen met 1121 qubits, maakt IBM gebruik van een geheel nieuw ontworpen ijskast met de naam Goldeneye, met afmetingen van drie bij twee meter. IBM maakt gebruik van qubits op basis van supergeleiding, de zogenoemde transmons, die op temperaturen vlak boven het absolute nulpunt van −273°C gehouden moeten worden.

IBM hoopt met de Condor onderzoek te doen naar complexe problemen die efficiënter met een quantumsysteem dan een klassieke supercomputer op te lossen zijn. IBM werkt al jaren aan quantumsystemen, net zoals Google, Intel en Microsoft dat ook doen. Meer over dit onderwerp staat in het achtergrondartikel De race naar een quantumcomputer - Wint Google, IBM of Microsoft?.

Door Olaf van Miltenburg

Nieuwscoördinator

16-09-2020 • 11:44

58 Linkedin

Submitter: TheVivaldi

Reacties (58)

Wijzig sortering
Een quantum computer is vooral extreem snel in bepaalde 'quantum algoritmes'. Voor een lijst van deze algoritmes zie: https://quantumalgorithmzoo.org. Het 'ontdekken' van deze algoritmes is een hele kunst. Een voorbeeld is dat je extreem snel priemgetallen kan ontleden, waardoor je bepaalde encryptie vormen kan kraken die nu nog praktisch onmogelijk te kraken zijn. Daarnaast zijn ze zeer geschikt om quantum systemen te simuleren, dit is waardevol voor natuurkundig onderzoek.

De quantum computer past in het bredere begrip van 'quantum informatie', wat ook voordelen biedt zoals 'quantum communication' waarbij het bijvoorbeeld mogelijk is om een encryptiesleutel te delen zonder dat deze onderschept kan worden (quantum key distribution).

Ik zeg nooit nooit, maar een quantum kaart in een gemiddelde computer zullen we niet snel zien gebeuren. Alleen al om de reden dat de chip van de quantum computer moet worden gekoeld tot dichtbij het absolute nulpunt.

Bron: Ik ben verbonden aan QuTech. Ik ben nog aan het leren en er lopen veel mensen rond die een stuk meer weten dan ik, maar als je een vraag hebt over de basics kan ik die proberen te beantwoorden ;).
Ze zijn niet zozeer sneller in het doen van berekeningen. Ze zijn efficiënter (in de zin van algoritmische complexiteit) in het vinden van een oplossing voor bepaalde klassen van problemen.

[Reactie gewijzigd door .oisyn op 16 september 2020 12:22]

De traveling-salesman-problem is niet berekenbaar door een quantum computer! Traveling-salesman is buiten NP-complete (hele lastige complexity class) en Quantum computers kunnen (helaas) niet die problemen aan (zelfs niet die in NP-complete).

Zie ook deze wiki-link over de complexity class van problemen die door een quantum computer berekend kunnen worden. Die is 'kleiner' dan NP-complete!

edit: @JackBol TSP is inderdaad niet in NP-complete, want het checken is ook 'lastig'! Thanks voor de verbetering!

[Reactie gewijzigd door JSDJ op 16 september 2020 14:00]

Op een na laatste zin in de abstract:

"This provides us a quadratic speedup over the classical
brute force method for a large number of cities."

Een quadratic speedup over een exponential (brute force) method is nog steeds exponential - in termen van complexity classes schaalt het dus nog steeds hetzelfde. Ik zou durven stellen dat de term "Efficient" in de titel een beetje misleidend is, aangezien met efficient vaak iets wordt bedoeld wat pertinent niet in NP oid ligt.

Een ander goed voorbeeld hiervan is AES encryptie, waar Grovers' algorithm ook een quadratic speedup geeft - in theoretische zin is dit geen speedup m.b.t. complexity classes.

Check ook deze QC stackexchange post die over deze paper gaat (in het Engels!).

[Reactie gewijzigd door JSDJ op 16 september 2020 13:50]

Dat artikel gaat over een x4 speed-up met quantum algoritmes. Dat is mooi, maar het blijft in de buurt van brute force.

TSP is NP-hard (met onze huidige kennis van zaken oplosbaar in non-polynomial tijd).
Zelfs gedeeld door 4 is de benodigde tijd non-polynomial.

Daarnaast is TSP zeker niet NP-complete, want het is niet in NP. de verificatie van het antwoord is ook non-polynomial.
Waar bij normale processed bits we voltage gebruiken om een 0 of een 1 aan te geven, wat deterministisch is vastgesteld, kunnen bij qubits die 0 en die 1 tegelijk bestaan (superpositie). Dit betekent dat je meerdere uitkomsten (ondeterministisch) in parrallel kan berekenen. Hier worden vaak statistische modellen op los gelaten om de meerdere uitkomsten tegelijk te berekenen.

Hoe ik 1000 qubits interpreteer is dat het de computer mogelijk maakt om 2^1000 (1.071509e+301) verschillende uitkomsten tegelijk kan berekenen. Iets wat voor het zoeken naar nieuwe priemgetallen en alles wat met data science of encryptie te maken heeft een enorme sprong zou zijn.
Ik ben zelf geen researcher in quantum computing dus ik zou het mogelijk fout kunnen hebben.

[Reactie gewijzigd door bartvdbraak op 16 september 2020 12:07]

Het ligt iets complexer. Een qubit kan niet zo maar gebruikt worden voor berekeningen. Quantum computer hebben heel veel last van fouten/instabiliteit. Om deze fouten tegen te gaan is er quantum-fout-correctie nodig en om dat te doen zijn er ook weer qubits nodig die alleen gebruikt worden voor de fout-correctie en waar dus geen berekeningen mee gedaan worden.

Dat is het verschil tussen een physical quantum bit (een 'qubit' zoals genoemd in het artikel) en een logical quantum bit (een qubit die daadwerkelijk gebruikt worden om te rekenen, niet genoemd in het artikel).
Afhankelijk van de architectuur zijn er een bepaald aantal physical quantum bits nodig om een enkele logical quantum bit realiseren, soms wel een paar honderd per logical bit. Deze cijfers over '1000' qubits zeggen dus eigenlijk niks over de rekenkracht van de quantumcomputer.

Meer in depth informatie over de huidige staat van quantum computers, en de praktische problemen waar tegen aan wordt gelopen: Quantum Computing with Andrea Morello (let op: 1u 45min! :Y) )

[Reactie gewijzigd door esak op 16 september 2020 12:21]

AES (en de meeste symmetrische encryptiestandaarden) zijn juist niet heel erg in gevaar - het zijn de meest gangbare publieke encryptiestandaarden waar problemen ontstaan (denk aan bijv. RSA 'gekraakt' door Shor's algorithm)

Quantum computers kunnen niet alles - ze zijn alleen in bepaalde taken 'sneller' dan conventionele computers. 'Sneller" betekent hier dat de hoeveelheid berekeningen beter schaalt met de input-parameters.

Dat is allemaal vrij vaag, maar:
Bijv. RSA is gebaseerd op dat een conventionele computer een product van twee priemgetallen (= de sleutel) moeilijk kan factorizeren (dat is, uitvogelen precies welke twee priemgetallen dat zijn). 'Moeilijk' is hier hetzelfde als 'niet snel' - als je de sleutel n keer zo lang maakt, moet je 2^n keer zo veel berekeningen doen om het product uit te vogelen. Die exponentiele schaling is niet bij te houden, en daarom beschouwen we dit als veilig. Op een quantum computer bestaat er een algoritme dat beter schaalt, namelijk iets van ~n^3 - dat is veel, veel beter bij te benen dan die exponentiele schaling.

AES werkt allemaal wat anders, en het is al aangetoond dat een quantum computer in dit soort kraakpogingen maximaal een 'kwadratische speedup' kan hebben - als het een conventionele computer ~N stappen kost, dan kost het een quantum computer ~wortel(N) stappen - wel een speedup, maar niet zo dramatisch. In de praktijk betekend dit dat als je de AES sleutel twee keer zo lang maakt, het net zo moeilijk blijft voor een quantum computer als voor een conventionele computer. Twee keer zo lange sleutel is best te doen, dus in AES-kraken gaan quantum computers geen zoden aan de dijk zetten!

Daarnaast heb je ook al genoeg onderzoek naar Post-quantum-cyptography; vooral de public encryption standards zijn dan interressant. Zie ook de link in de comment van @grasmanek94 - de belangrijkste is elliptical curve encryption.
Het is voor mij een signaal dat ik eerst wat meer moet uitzoeken/onderzoeken om de feiten op tafel te krijgen, die feiten kunnen inderdaad bevestigen of je gevoel goed/fout was. Maar een gevoel opzich is (in deze) geen argument opzich natuurlijk.

Zodoende ben ik ook oprecht benieuwd waaraan hij vindt dat het er al op lijkt dat die films waarheid gaan worden.

[Reactie gewijzigd door watercoolertje op 16 september 2020 15:06]


Om te kunnen reageren moet je ingelogd zijn


Apple iPhone SE (2020) Microsoft Xbox Series X LG CX Google Pixel 4a CES 2020 Samsung Galaxy S20 4G Sony PlayStation 5 Nintendo Switch Lite

'14 '15 '16 '17 2018

Tweakers vormt samen met Hardware Info, AutoTrack, Gaspedaal.nl, Nationale Vacaturebank, Intermediair en Independer DPG Online Services B.V.
Alle rechten voorbehouden © 1998 - 2020 Hosting door True