D-Wave 2000Q: nový model kvantového počítače je až tisíckrát výkonnější než předchozí generace

  • Nová generace kvantového počítače přináší obrovské zvýšení výkonu
  • D-Wave 2000Q má celkem dva tisíce qubitů
  • K dispozici jsou pokročilejší nástroje pro programování

Společnost D-Wave se už od roku 1999 zabývá vývojem kvantových akcelerátorů, respektive počítačů a už v roce 2007 představila první experimentální 16qubitový čip.

Vývoj ale postupuje velmi rychle, takže po 128qubitovém modelu D-Wave One z roku 2011, D-Wave Two s 512 qubity v roce 2014 a tisíciqubitovém modelu D-Wave 2X z roku 2015 tu je nová generace D-Wave 2000Q.

D-Wave 2000Q a supravodivé QPU

Základem kvantového počítače D-Wave 2000Q je QPU (Quantum Processing Unit), které obsahuje obvody z niobia, který při teplotách pod 9,2 kelvinů začne být supravodivý a vykazuje tak efekty kvantové mechaniky. D-Wave 2000Q používá extrémní chlazení využívající tekuté hélium, díky čemuž se teplota dostane až na 180x nižší hodnotu, než je ve volném vesmíru – na pouhých 15 milikelvinů.

Klepněte pro větší obrázek
Detail čipu - QPU (Quantum Processing Unit)

Stejně jako u předchozí generace, i tento čip používá celkem 128 000 josephonových tunelových přechodů (viz Josephsonův jev), ale má 2 000 qubitů a 5 600 supravodivých spojek. Jedná se tak o nejkomplexnější supravodivý integrovaný obvod, který existuje. Díky obvodům v konstrukci, které jsou schopné konfigurovat i magnetické pole, se rovněž jedná o programovatelný kvantový čip.

Klepněte pro větší obrázek

Pokud jde o výkon, dle informací je nová generace až tisíckrát výkonnější, než předchozí model D-Wave 2X z roku 2015. Vzhledem k tomu, že u klasických čipů jsme meziročně rádi za zlepšení o deset či dvacet procent, jedná se o nepředstavitelný skok. Možná právě tohle je ukázka toho, jak výrazné změny nás čekají v nejbližších letech s exponenciálním technologickým vývojem.

10 000× výkonnější než procesor s grafikou

Klasické srovnání výkonu je stále komplikovanou záležitostí. Vzhledem k zaměření QPU je totiž nutné měřit výkon v různých optimalizačních algoritmech, přičemž je třeba brát v úvahu, že řada z nich je efektivnější právě na QPU a jiné zase na CPU (klasický procesor).

Klepněte pro větší obrázek
Obří konstrukce kvantového počítače D-Wave 2000Q má na šířku tři metry

Dle vlastních metrik D-Wave byl nový čip s 2 000 qubity přibližně 10 000× výkonnější než kombinace jednojádrového klasického procesoru a grafického čipu s 2 500 jádry. Jedná se tak o obrovský rozdíl, který má zásadní vliv na současné možnosti náročných matematických výpočtů.

I když tento kvantový počítač vyžaduje masivní chlazení s vysokou spotřebou energie, vzhledem k jeho výpočetnímu výkonu je stále 100× efektivnější, než zmíněná kombinace klasických čipů, které by měly srovnatelný výkon. Pochopitelně se stále bavíme o specializovaných pravděpodobnostních a optimalizačních výpočtech.

Klepněte pro větší obrázek
Teplotu je nutné dostat opravdu blízko k absolutní nule

Zároveň je nutné podotknout, že se nejedná o obecný kvantový čip, ale o čip pracující na bázi kvantového žíhání (Quantum Tunnelling), což je velmi úzká specializace. Pokud bychom to měli alespoň trochu přirovnat ke klasickým čipům, nejedná se o procesor ani grafický čip, ale spíše o programovatelný ASIC určený pro danou skupinu výpočtů s využitím kvantové mechaniky.

15 milionů dolarů bez spotřeby

D-Wave 2000Q má cenu stanovenou na 15 milionů dolarů, což je v přepočtu téměř půl miliardy korun s daní. Budete si navíc muset v datacentru připravit dostatečný prostor, protože rozměry počítače jsou 3 × 2,1 × 3 metrů.

Klepněte pro větší obrázek
Vnitřní uspořádání konstrukce

Důvodem obří konstrukce je nejen zmíněné extrémní chlazení pro dosažení supravodivosti, ale také extrémní stínění, které umožňuje dosáhnout hodnot kolem 1 nanotesla, což je 50 000x méně, než je magnetické pole naší Země. Jakýkoli elektromagnetický šum by totiž ovlivňoval chod čipu a následné výpočty.

I když má D-Wave 2000Q spotřebu 25 kW, která je zapříčiněná hlavně chlazením, vzhledem k výkonu v daných oblastech je to poměrně málo. Klasické superpočítače, které by poskytovaly podobný výkon, by měly stokrát větší spotřebu (2,5 MW).

Pro umělou inteligenci i zabezpečení

D-Wave 2000Q lze coby kvantový akcelerátor využít k různým řešením úloh a problémů z oblastí umělé inteligence, strojového učení, zabezpečení, šifrování, analytiky dat, matematiky a podobně.

Klepněte pro větší obrázek
Základní přehled segmentů, kde lze využít výkonu kvantového počítače D-Wave 2000Q

K dispozici jsou nástroje, pomocí kterých lze vše relativně snadno naprogramovat pomocí běžných jazyků jako je C, C++, Python, včetně podpory MATLABu.

Klepněte pro větší obrázek
Nástroje pro vývojáře jsou k dispozici

Vzhledem k tomu, že už si nový model koupila i první společnost TDS (Temproal Defense Systems), která se zabývá velmi pokročilým vývojem softwaru z oblasti kyberbezpečnosti, lze očekávat, že si vlastní kousek pořídí i další velikáni nejen z řad soukromých společností, ale i z vládního sektoru.

Diskuze (11) Další článek: Další vlna phishingu míří na klienty ČSOB, podvodný e-mail má vylákat přihlašovací údaje

Témata článku: Technologie, Hardware, Věda, Umělá inteligence, Výzkum, Procesory, Čipy, Superpočítače, Kvantové počítače, C++, Úzká specializace, Stínění, Generace, Kvantový akcelerátor, Hélium, MPU, D-Wave, Model S, WAV, Wave, Integrovaný obvod, Nový, Zásadní vliv, Temporal, Předchozí generace, Procesory na Heureka.cz



Bude to o prsa. Facebook a Instagram pořád neví, kdy jsou zobrazené bradavky porno

Bude to o prsa. Facebook a Instagram pořád neví, kdy jsou zobrazené bradavky porno

**Meta má zjednodušit pravidla a být ke všem spravedlivá **Facebook s Instagram věnují samostatný odstavec bradavkám **Pravidla ale neřeší nebinární, transsexuální a intersexuální osoby

Petr Urban
InstagramFacebookSociální sítě
AirTagy v odbavených zavazadlech mají smysl. Jen musíte na změnu jejich polohy reagovat co nejrychleji

AirTagy v odbavených zavazadlech mají smysl. Jen musíte na změnu jejich polohy reagovat co nejrychleji

** Aerolinky AirCanada mají z ostudy kabát ** Zdánlivě ztracené zavazadlo bylo neustále vidět na mapě ** Dvojice na jeho vrácení čekala 4 měsíce, a pak se nestačila divit...

Martin Chroust
LokátorAirTag
Za WhatsApp se bude platit! Za předplatné dostanete funkci, která je u konkurence zadarmo

Za WhatsApp se bude platit! Za předplatné dostanete funkci, která je u konkurence zadarmo

** Bylo to jen otázkou času ** Už i WhatsApp nabízí prémiové předplatné ** Za poplatek dostanete funkci, která je u konkurence zadarmo

Martin Chroust
předplatnéWhatsAppMobilní aplikace
Telefon jako kapesní skener v klubech. Vědci přišli se snadnou metodou pro detekci drog v nápojích

Telefon jako kapesní skener v klubech. Vědci přišli se snadnou metodou pro detekci drog v nápojích

** Drogy nasypané do nápojů jsou stále velkým problémem ** Jejich odhalení a dokázání je časově i technicky velmi náročné ** K detekci GHB v nápoji nově poslouží jakýkoliv smartphone

Martin Chroust
StudieDrogySmartphony
Jak rozmazat dům, aby vás sousedi nemohli šmírovat. Jde to v Mapách Google i na Mapy.cz

Jak rozmazat dům, aby vás sousedi nemohli šmírovat. Jde to v Mapách Google i na Mapy.cz

** Nelibí se vám, když cizí lidé okukují váš dům? ** Všechny mapové aplikace nabízejí možnost rozmazání snímku ** Máme návod pro Apple Maps, Bing Maps, Mapy Google a Mapy.cz

Karel Kilián
SoukromíNávodyMapy
Návod, jak dostat maximum z Peněženky Google

Návod, jak dostat maximum z Peněženky Google

Služba Google Wallet (Peněženka Google) schlamstla před několika měsíci platební aplikaci Google Pay. Díky tomu se původní platforma rozrostla o další funkce. Je zde však i prostor pro zlepšení.

Jan Spěšný
Šedý trh s předplatným se vymyká kontrole. Spotify, Netflix nebo Disney+ můžete mít doslova za pár korun

Šedý trh s předplatným se vymyká kontrole. Spotify, Netflix nebo Disney+ můžete mít doslova za pár korun

** Sdílení účtů mezi kamarády je jen začátek ** Dnes letí nákupy předplatných v Indii nebo na Aliexpressu ** Superlevné „netflixy“ ale mohou nakonec spíš škodit

Lukáš Václavík
PředplatnéNetflixSpotify
Co s novým počítačem: Tohle udělejte, než ho začnete používat

Co s novým počítačem: Tohle udělejte, než ho začnete používat

**Každý nový počítač si zaslouží počáteční péči **Odinstalujte bloatware a nezapomeňte na vhodné nastavení **Poradíme, jaký software do nového počítače nainstalovat

Petr UrbanDavid Polesný
TipyPočítače
Facebook má nejspíš vaše telefonní číslo, i když jste mu ho nikdy nedali. Tímto tajným nástrojem ho můžete smazat

Facebook má nejspíš vaše telefonní číslo, i když jste mu ho nikdy nedali. Tímto tajným nástrojem ho můžete smazat

**Meta poskytuje nástroj na vymazání telefonních čísel a e-mailových adres z Facebooku a Instagramu **V minulosti Mark Zuckebrg popřel, že by Facebook vytvářel stínové profily **Metě teď můžete sebrat klíčové iddentifikátory, pořád o vás ale nejspíš ví mnoho dalšího

Petr Urban
MetaSledováníSociální sítě
Máte rádi malé telefony? Pak si oblíbíte tohoto třípalcového drobečka, který není větší než platební karta

Máte rádi malé telefony? Pak si oblíbíte tohoto třípalcového drobečka, který není větší než platební karta

** Dnešní telefony se předhánějí v tom, který z nich bude větší ** Malé telefony na trhu skoro vyhynuly... ** Čínská značka si připravila telefon do dlaně s třípalcovým displejem

Martin Chroust
InfraportKompaktní velikostSmartphony