211service.com
The Tiny Startup Racing Google om een Quantum Computing Chip te bouwen
De luchtige Berkeley kantoorruimte van startup Afwijzingen berekenen heeft drie koelkasten, maar slechts één ervan bewaart voedsel.
De andere twee gebruiken vloeibaar helium om experimentele computerchips af te koelen tot een fractie van een graad vanaf het absolute nulpunt. Het twee jaar oude bedrijf probeert de hardware te bouwen die nodig is om een kwantumcomputer van stroom te voorzien, die elke conventionele machine zou kunnen verslaan door gebruik te maken van de kwantummechanica.
Het bedrijf streeft ernaar om tegen eind 2017 een prototype-chip te produceren die aanzienlijk complexer is dan die gebouwd door andere groepen die werken aan volledig programmeerbare kwantumcomputers. De volgende generatie chips zou in staat moeten zijn om bepaalde soorten machine learning te versnellen en zeer nauwkeurige scheikundesimulaties uit te voeren die nieuwe soorten industriële processen zouden kunnen ontsluiten, zegt Chad Rigetti, de oprichter en CEO van de startup.
De chips die we uitrollen zullen in staat zijn om zeer diepgaande problemen op te lossen, zegt hij. Als voorbeeld noemt Rigetti het Haber-Bosch-proces, dat wordt gebruikt om ammoniak te produceren voor de productie van kunstmest, dat naar schatting 2 procent van de wereldenergie verbruikt. Het bedenken van een efficiëntere katalysator voor de reactie zou zeer waardevol kunnen zijn.
Rigetti wil uiteindelijk een soort kwantumaangedreven cloud computing-service opzetten, waarbij klanten betalen om problemen op de supergeleidende chips van het bedrijf op te lossen. Het werkt ook aan software om het voor andere bedrijven gemakkelijk te maken om code te schrijven voor zijn kwantumhardware.
Dat plan vereist dat Rigetti wetenschappelijke en technische sprongen maakt die tot nu toe aan overheids-, academische en bedrijfslaboratoria zijn ontgaan. Hoewel natuurkundigen de basis hebben geschetst van hoe kwantumcomputers kunnen worden ontworpen en welke voordelen ze kunnen opleveren, blijkt het bouwen ervan lastig.
Een kwantumcomputerchip gemaakt door Rigetti Computing met drie kwantumbits, die digitale bits vertegenwoordigen met behulp van kwantumtoestanden.
Het omvat het met elkaar verbinden van apparaten die qubits worden genoemd, die digitale gegevensbits vertegenwoordigen met behulp van delicate kwantummechanische toestanden. Net als de basiscomponenten van een conventionele computer, kunnen ze ofwel een 0 of een een -maar ze kunnen ook een toestand binnengaan die in feite beide tegelijkertijd is. Wanneer qubits in die superpositie op elkaar inwerken, kunnen ze computationele snelkoppelingen gebruiken die niet beschikbaar zijn voor conventionele computers.
Natuurkundigen hebben op verschillende manieren qubits gemaakt. Maar academische en overheidsonderzoekers hebben slechts een klein aantal qubits laten samenwerken. Een Canadese startup genaamd D-Wave heeft een chip met meer dan duizend qubits verkocht aan klanten, waaronder Lockheed Martin en Google, maar het is nog niet definitief bewezen dat de technologie de voordelen van een kwantumcomputer biedt.
Qubits zijn moeilijk in groepen te bedienen omdat de kwantumtoestanden die ze gebruiken om gegevens weer te geven uiterst delicaat zijn en de apparaten met elkaar interfereren. Rigetti zegt dat zijn bedrijf een qubit-ontwerp heeft uitgewerkt dat stabiel genoeg moet zijn om op te schalen, en dat kan worden gemaakt met conventionele chipproductietechnieken.
De startup test momenteel een chip van drie qubits gemaakt met behulp van aluminium circuits op een siliciumwafer, en het ontwerp dat volgend jaar wordt verwacht, moet 40 qubits hebben. Rigetti zegt dat dit mogelijk is dankzij de ontwerpsoftware die zijn bedrijf heeft gemaakt en waarmee het aantal prototypes dat op weg naar een definitief ontwerp moet worden gebouwd, wordt verminderd. Versies met 100 of meer qubits zouden op gewone computers kunnen verbeteren als het gaat om scheikundesimulaties en machine learning, zegt hij.
Anderen die aan kwantumcomputing werken, delen de overtuiging dat de qubit-technologie eindelijk een punt heeft bereikt waarop de apparaten in veel grotere aantallen kunnen worden gecombineerd. De leider van Google's quantum computing-lab, dat net als Rigetti supergeleidende qubits gebruikt, heeft voorspeld dat hij in een paar jaar chips kan bouwen met zo'n 100 betrouwbare qubits (zie Google's Quantum Dream Machine). Onderzoekers van IBM, MIT Lincoln Lab en elders hebben ook supergeleidende qubits van hoge kwaliteit ontwikkeld (zie IBM pronkt met een Quantum Computing Chip ). Rigetti werkte eerder in de quantum computing-onderzoeksgroep van IBM.
Dit is een heel spannende tijd, zegt Daniel Lidar , directeur van het Center for Quantum Information Science and Technology aan de University of Southern California. Dit is niet incrementeel; we beginnen echt verschillende groepen te zien werken met supergeleidende qubits die grote stappen vooruit maken.
Het is echter nog lang niet duidelijk wanneer er bruikbare, grootschalige kwantumchips kunnen worden gemaakt, zegt Lidar. Een serieuze poging om er een te bouwen blijft een dure onderneming, zegt hij.
De winst uit de online advertentieactiviteiten van Google maken het vrij om enorme middelen te besteden aan zijn kwantumcomputerlab, mocht hij dat willen. D-Wave, het enige bedrijf dat een grootschalige supergeleidende qubit-chip aanbiedt, heeft meer dan 100 mensen in dienst en heeft meer dan 120 miljoen dollar ontvangen van verschillende investeerders, waaronder Amazon-oprichter Jeff Bezos en de CIA.
Het bedrijf van Rigetti heeft tot nu toe $ 5 miljoen aan financiering opgehaald en biedt werk aan ongeveer 15 mensen. Hij stelt dat de intense beperkingen van een startup de beste omgeving bieden voor het oplossen van de grote uitdaging van het opschalen van qubit-technologie, en dat het bedrijf meer geld zal inzamelen en waar nodig werknemers zal toevoegen.