Pada akhir 2015, para pemimpin tim, IBM Emeritus dan Wakil Presiden, Jay Gambetta dan Jerry Chow, sekarang Direktur Pengembangan Perangkat Keras Quantum, dengan dukungan komunitas ilmiah, mengusulkan untuk "menjadi tuan rumah" prosesor kuantum di cloud. Untuk mencapai tahap baru secara kualitatif ini, butuh berbulan-bulan kerja bersama perwakilan dari beberapa benua, yang bertujuan untuk mengembangkan ekosistem global komputasi kuantum.
Misalnya, pakar perangkat lunak cloud Ismael Faro diundang ke kelompok kerja untuk mengembangkan inti platform dan antarmuka pengguna. Grup ini juga bergabung dengan desainer pihak ketiga Carl De Torres, yang mengerjakan tampilan dan nuansa aplikasi. Kelompok kerja ingin fokus pada perangkat lima-qubit. Operasi matematika yang disebut gerbang kuantum menghubungkan qubit ke dalam sirkuit kuantum. Diagram yang menunjukkan sirkuit dan gerbang tampak seperti not musik pada tongkat. Oleh karena itu, tim menginginkan antarmuka yang memungkinkan mereka untuk "menyusun" skema tersebut secara intuitif. Dalam beberapa hari libur, Faro, yang tidak memiliki pengalaman sebelumnya dengan perangkat kuantum, menyiapkan prototipe halaman web dan aplikasi - dan ternyata inilah yang diinginkan kelompok kerja.
Sebuah mock-up dari konsep platform IBM Quantum Experience, dibuat pada Januari 2016 (Foto: Ismael Faro)
Namun, membuat frontend hanyalah bagian dari teka-teki. Grup perlu sepenuhnya memikirkan lingkungan kerja - bagaimana pengguna berinteraksi dengan aplikasi, fungsi dan gerbang apa yang dapat mereka lihat, bagaimana pengguna akan mengirimkan pekerjaan ke backend, cara mengubah pekerjaan menjadi perakit kuantum yang dapat dipahami oleh perangkat kuantum perangkat keras, dan cara mengantri ribuan kemungkinan pekerjaan untuk satu perangkat.
Perangkat keras juga harus disiapkan. Mengingat garis waktu, grup tersebut memutuskan untuk tidak membuat perangkat yang sama sekali baru, tetapi untuk bekerja dengan prosesor kuantum terbaik yang sudah mereka miliki.
Komputasi kuantum berjalan online
Komputer kuantum superkonduktor terdiri dari papan sirkuit tercetak dengan elektronik superkonduktor yang diprogram oleh pulsa gelombang mikro. Prosesor ini ditempatkan dan terhubung ke elektronik kontrol di dalam lemari es kriogenik berukuran ember. Kulkas memastikan bahwa qubit mempertahankan sifat superkonduktornya dan terpapar kebisingan atau getaran termal minimal yang disebabkan oleh panas berlebih. Namun, gangguan apa pun - bahkan getaran sehari-hari dari sebuah bangunan - dapat menyebabkan qubit mengalami dekohere, yaitu, "melupakan" informasi kuantum yang diprogram.
Peneliti IBM Quantum Computing Antonio Corcoles bekerja pada tablet di IBM Quantum Lab di sebelah lemari es kriogenik terbuka
Peneliti Antonio Córcoles telah terlibat dalam mengkalibrasi perangkat sehingga qubit merespons dengan benar terhadap rangsangan input dan menahan nilai yang ditentukan cukup lama untuk melakukan perhitungan. Timnya telah mengoptimalkan konfigurasi kabel cryogenic untuk mencapai koherensi qubit dan kecepatan katup terbaik.
Setelah perilaku qubit stabil, para peneliti perlu memastikan bahwa kinerjanya dapat direproduksi dan gerbang memberikan hasil yang diharapkan. Selain itu, diperlukan untuk menyediakan kalibrasi otomatis perangkat dua kali sehari. Grup harus memastikan kinerja perangkat untuk pengguna dan menghilangkan gangguan yang dihasilkan, serta mengantisipasi masalah yang mungkin timbul bagi pengguna yang tidak terbiasa dengan keterbatasan perangkat kuantum.
Sistem IBM Quantum Experience (sekarang disebut IBM Quantum ) diluncurkan pada 4 Mei 2016. Tetesan dengan cepat berubah menjadi aliran badai: pada minggu pertama, 7 ribu pengguna mendaftar untuk bekerja dengan IBM Quantum Experience, dan pada akhir detik jumlah mereka melebihi 17 ribu.
Tata letak perangkat IBM dengan lima qubit superkonduktor (Kredit: IBM)
Mungkin pelajaran yang paling penting dipelajari dalam beberapa bulan pertama setelah peluncuran. Tim menganalisis ratusan ulasan pengguna dan melacak perbaikan mereka sendiri untuk meningkatkan pengalaman dan merampingkan proses untuk membawa lebih banyak perangkat kuantum ke dalam produksi. Sementara karyawan menggunakan saluran Slack untuk memperbaiki bug individu pada permintaan individu, pekerjaan dilakukan secara aktif untuk menemukan perbaikan yang lebih permanen. Ini agar tim dapat kembali mengembangkan perangkat keras baru daripada bertindak sebagai layanan dukungan teknis untuk armada prosesor yang terus bertambah.
“Saya pikir peluncuran awal sangat penting,” kata Korkoles. “Tetapi skala pekerjaan yang telah kami lakukan sekarang luar biasa. Kami telah membawa lusinan perangkat ke cloud dan membuatnya tersedia untuk pengembang di seluruh dunia, seringkali gratis.”
IBM telah mempelajari cara membuat perangkat kuantum yang stabil, menghadirkannya secara online, dan mengotomatiskan beberapa eksperimen terpenting, termasuk yang terkait dengan kalibrasi perangkat. “Sejujurnya, menempatkan komputer kuantum di cloud membutuhkan perombakan total dari pemikiran kami,” jelas Jay Gambetta, IBM Fellow dan Wakil Presiden Quantum Computing. "Kami melihat perangkat seperti itu bukan sebagai objek eksperimen laboratorium, tetapi sebagai sistem."
Fakta dan angka
Sistem komputasi awan IBM Quantum Experience mendukung berbagai sistem kuantum yang telah tersedia bagi para peneliti, perusahaan, dan komunitas Open Source yang aktif melalui IBM Quantum Composer , IBM Quantum Lab, dan Qiskit .
Saat ini, lebih dari 325 ribu pengguna terdaftar di platform IBM Quantum. Setiap hari, ribuan pengembang menjalankan setidaknya dua miliar sirkuit kuantum pada komputer kuantum IBM, dan sekarang mereka dibantu oleh kit pengembangan perangkat lunak sumber terbuka Qiskit.
- Jumlah pengguna terdaftar:> 325 ribu
- Unduhan Qiskit:> 650k
- Artikel ilmiah yang diterbitkan menggunakan IBM Quantum:> 700
- Jumlah organisasi di IBM Quantum Network komersial:> 140
- Sirkuit kuantum dieksekusi:> 2 miliar per hari
Tonton materi asli dalam bahasa Inggris dengan detail tambahan, dan dengarkan podcast yang menampilkan pemenang Quantum Challenge dari Rusia.