01.11.2018 Тони Уттли, бизнес-президент Honeywell Quantum Solutions, от первого лица рассказывает о том как они стали лидерами в области квантовых вычислений.

 Какова история происхождения квантовых вычислений в Honeywell?

Почти десять лет назад я был новым в Honeywell и возглавлял глобальную стратегию и маркетинг для нашего подразделения управления. Одна из моих обязанностей заключалась в инкубации двух малых предприятий. У одного из них был простой мандат: инкубировать возможности, в которых существует синергия между стратегией Honeywell, глобальными макровыми тенденциями и инновационными технологиями.

Я быстро увидел, что в Honeywell у нас были почти непревзойденные возможности по многим дисциплинам и технологиям, включая экспертов в самых современных аппаратных и программных системах управления, современной электроники, оптики и фотоники, которые в основном охватывают лазеры, модуляторы, волокна оптики, среды сверхвысокого вакуума и криогеники.

В то время два наших очень ярких доктора философии. исследователи пришли вперед и сказали: «Если мы объединим эти технологии, вы знаете, что мы можем построить, верно?»

По общему признанию, наша команда этого не сделала.

«Мы могли бы построить квантовый компьютер», - показали ученые.

Моя первая реакция была скептицизмом. Я инженер и научный фантастический ботаник, который десять лет работал в НАСА, и я думал, что это самая крутая идея, но я так и думал. Сегодня квантовые вычисления все еще в первые дни, но в этот момент это было очень зарождающимся. Мы говорили об этом с нашими лидерами, которые также скептически относились, но согласились с тем, что Honeywell является лидером в области технологий, поэтому давайте сделаем некоторые важные инвестиции и продолжим развивать эти базовые возможности, потому что в любом случае мы нуждаемся в них в остальной части Honeywell.

Несколько лет назад, когда мы дошли до того, что, по нашему мнению, у нас была действительно дифференцированная возможность, мы решили изменить наш подход. Мы организовали для успеха, твердо верим, что в этом мы можем быть лучшими в мире.

Теперь у нас есть полная команда технологов, включая атомных, молекулярных и оптических физиков, ученых, инженеров и техников, которые специализируются на разработке и разработке квантовых компьютеров с захваченными ионами.

Итак, что такое квантовые вычисления?

Квантовые вычисления используют некоторые свойства квантовой физики. Квантовые компьютеры используют новые свойства кубитов (квантовых бит), чтобы обеспечить вычислительную мощность далеко за пределами возможностей классических вычислительных систем. Два свойства кубитов дают преимущество квантовых компьютеров. Во-первых, в отличие от классических компьютерных битов, которые могут быть либо включенными, либо выключенными, традиционно характеризуемыми как находящиеся в состоянии «1» или «0», кубиты могут одновременно находиться в обоих состояниях одновременно. Это вызвано квантовым свойством, называемым суперпозицией. Создание коллекции кубитов, называемых реестрами, предоставляет пользователям совершенно новый способ вычисления. Во-вторых, другое квантовое свойство, называемое запутанностью, позволяет связать отдельные кубиты друг с другом таким образом, что отдельный кубит может обладать информацией о остальной части регистра. Это позволяет квантовым компьютерам обрабатывать данные одновременно и последовательно. Эти два свойства, взятые вместе, позволяют разработчикам полностью вычислить совершенно новые способы, недоступные для классических компьютеров, и могут обеспечить массовые ускорения для запуска алгоритмов в рекордные сроки. 

Что это действительно означает с точки зрения потенциала?

В то время как улучшения скорости в современных компьютерах являются полезными, реальная перспектива квантовых вычислений заключается в том, что вычисления, которые невозможны даже для самого лучшего, самого передового суперкомпьютера, могут быть выполнены на квантовом компьютере, поскольку он обладает такой возможностью одновременного вычисления.

Расскажите подробнее о том, как работает квант и как он выглядит.

Квантовые компьютеры не будут выглядеть как коробки и ноутбуки современных классических компьютеров. Представьте себе большие криогенные системы, которые нуждаются в температурах, которые закрываются на абсолютном нуле.Представьте себе среду сверхвысокого вакуума, которая на пять порядков меньше частиц, чем космическое пространство.Представьте себе лазеры, освещающие миниатюрные отдельные атомы. Чтобы учесть эту перспективу, считаем, что разница в размере атома по сравнению с бейсболом такая же, как бейсбол на всю землю. Все эти системы должны быть организованы для совместной работы в точном согласовании. Это уровень точности, этот уровень работы позволяет сделать что-то вроде квантовых вычислений.

Что отличает квантовый подход Honeywell?

В эти ранние дни разработки в квантовых компьютерах у нас будут самые лучшие, самые верные кубиты, на которых будут выполняться вычисления. Высококачественные кубиты являются ключевыми для разработки квантовых алгоритмов. Без качественных кубитов одинаковые вычисления будут давать разные ответы каждый раз. Поэтому качество имеет решающее значение для людей, которые выполняют вычисления на квантовых компьютерах.

Существует множество способов, с помощью которых различные компании и организации формируют кубиты. В то время как другие подходы используют изготовленные микроструктуры для образования кубита, подход, который мы использовали, является тем, что называется ловушкой-ионом. То, что уловил ион, дает нам очень качественный кубит. Мы используем атомы иттербия (Yb на периодической таблице) для работы внутри нашего квантового компьютера. Поскольку каждый из этих атомов идентичен, определяется по своей атомной структуре природой, наша система может быть однородно сформирована и управляться более легко и быстро по сравнению с альтернативными системами, которые непосредственно не используют атомы.

Вот почему мы используем термин «Природный кубит» для нашей системы - наши кубиты идентичны, и мы можем успешно использовать их природные свойства. По сравнению с другими системами, которые имеют конкретные блокированные места для кубитов, мы можем перемещать наши ионы, чтобы мы могли произвольно соединить любой кубит с любым другим кубитом. Это дает вам возможность выполнять более сложные алгоритмы с меньшим количеством шагов вычисления по сравнению с заблокированными архитектурами других систем. 

Почему Honeywell?

Две причины. Во-первых, Honeywell уже был экспертом в большинстве компонентов, необходимых для создания и эксплуатации квантового компьютера. Мы разработали наш опыт, решая реальные проблемы для различных предприятий в Honeywell. Развитие нашей технологии осознается реальными приложениями и ограничениями, и наши решения возвращаются в добродетельный цикл. 

Во-вторых, квантовое вычисление - это проблема управления. И мы являемся ведущей компанией в мире по контролю.Квантовые вычисления являются естественным продолжением объединения знаний Honeywell по нескольким техническим дисциплинам.

Какие отрасли промышленности будут квантовыми? 

Ожидается, что многие отрасли промышленности выиграют от квантовых вычислений. Мы считаем, что химические вещества, материалы и фармацевтические препараты станут первыми, кто увидит преимущества, поскольку они могут извлечь значимые идеи из квантовых компьютеров даже с небольшим количеством кубитов. Например, если фармацевтическая компания может сократить время разработки, они могут сэкономить миллиарды долларов. По мере увеличения количества кубитов и ускорения алгоритмов мы ожидаем, что применение искусственного интеллекта и машинного обучения позволит использовать множество других отраслей.

Однако, это первые дни. Классические компьютеры были в течение шести десятилетий или более, и мы не могли предсказать, что они завершатся теми возможностями, которые у них есть сегодня. Мы ожидаем, что квантовые компьютеры смогут решить более сложные проблемы с течением времени. Квантовые компьютеры следующих нескольких лет будут служить испытательным полигоном для разработки квантовых алгоритмов. Настало время взглянуть на алгоритмы, которые сделают большую часть квантовых вычислений.

Что такое предложение Honeywell? 

Наша цель - помочь заказчикам подготовиться и извлечь выгоду из квантовых вычислений. Наши специалисты уже могут предоставить столь необходимые консультации, дизайн экспериментальной, инженерной и технической поддержки компаниям и организациям, которые будут глубоко затронуты квантовыми вычислениями. До конца 2019 года мы ожидаем наличия системы, в которой люди могут получить доступ, чтобы протестировать свои алгоритмы. У нас есть испытательный стенд для исследователей, компаний и физиков, чтобы лучше понять квантовые системы и изучить развитие технологий и убедиться, что они получат максимальную отдачу от квантовых вычислений.

Мы считаем, что квантовые вычисления в конечном итоге окажут значительное влияние на все многопрофильные компании.Когда это произойдет, этим компаниям необходимо будет выяснить, как реагировать на то, чтобы воспользоваться или смягчить изменения в бизнесе, вытекающие из технологии. Наш подход заключается в том, чтобы влиять на развитие квантовых вычислений и формировать возможность для Honeywell и наших клиентов.

Поделиться: