2015 年末、チーム リーダーである IBM 名誉副社長兼副社長のジェイ ガンベッタとジェリー チョウ (現在は量子ハードウェア開発のディレクター) は、科学コミュニティの支援を受けて、クラウドで量子プロセッサを「ホスト」することを提案しました。この質的に新しい段階に到達するために、量子コンピューティングのグローバル エコシステムの開発を目的とした、いくつかの大陸の代表者の共同作業に何ヶ月もかかりました。
たとえば、クラウド ソフトウェアの専門家である Ismael Faro は、プラットフォーム コアとユーザー インターフェイスを開発するためにワーキング グループに招待されました。このグループには、アプリのルック アンド フィールに取り組んだサードパーティのデザイナー、カール デ トーレスも参加しました。ワーキング グループは、5 量子ビットのデバイスに焦点を当てたいと考えていました。量子ゲートと呼ばれる数学的操作は、量子ビットを量子回路にリンクします。回路とゲートを示す図は、譜面上の音符のように見えました。したがって、チームはそのようなスキームを直感的に「構成」できるインターフェースを望んでいました。数日のうちに、量子デバイスの経験がまったくなかったファロは、Web ページとアプリケーションのプロトタイプを準備しました。これは、まさにワーキング グループが望んでいたものであることが判明しました。
2016 年 1 月に作成された IBM Quantum Experience プラットフォーム コンセプトのモックアップ (写真: Ismael Faro)
ただし、フロントエンドの作成はパズルの一部に過ぎませんでした。グループは、ユーザーがアプリケーションと対話する方法、ユーザーが見ることができる機能とゲート、ユーザーがバックエンドにジョブを送信する方法、ハードウェア量子デバイスが理解できる量子アセンブラーにジョブを変換する方法、および作業環境について十分に検討する必要がありました。単一のデバイスに対して数千の可能なジョブをキューに入れる方法。
ハードウェアも準備する必要がありました。タイムラインを考慮して、グループは完全に新しいデバイスを作成するのではなく、すでに自由に使える最高の量子プロセッサを使用することにしました。
量子コンピューティングがオンラインになる
超伝導量子コンピューターは、マイクロ波パルスによってプログラムされた超伝導エレクトロニクスを備えたプリント基板で構成されています。これらのプロセッサは、バケットサイズの極低温冷蔵庫内に配置され、制御電子機器に接続されています。冷凍機は、量子ビットが超伝導特性を保持し、過剰な熱によって引き起こされる熱雑音や振動にさらされることを最小限に抑えます。しかし、どんな妨害も - 建物からの毎日の振動でさえ - キュービットのデコヒーレンスを引き起こす可能性があります。つまり、プログラムされた量子情報を「忘れる」可能性があります。
IBM 量子コンピューティング研究者の Antonio Corcoles は、オープン極低温冷蔵庫の隣にある IBM Quantum Lab でタブレットを研究しています。
研究者のアントニオ・コルコルスは、量子ビットが入力刺激に正しく反応し、計算を実行するのに十分な時間指定された値を保持するように、デバイスのキャリブレーションに関与しています。彼のチームは、最高の量子ビット コヒーレンスとバルブ速度を達成するために極低温配線構成を最適化しました。
量子ビットの動作が安定したら、研究者は、そのパフォーマンスが再現可能であり、ゲートが期待どおりの結果を提供していることを確認する必要がありました。さらに、1 日 2 回のデバイスの自動キャリブレーションを提供する必要がありました。グループは、ユーザーのためにデバイスのパフォーマンスを保証し、結果として生じる不具合を排除するとともに、量子デバイスの制限に慣れていないユーザーに発生する可能性のある問題を予測する必要がありました。
IBM Quantum Experience システム (現在はIBM Quantumと呼ばれています ) は、2016 年 5 月 4 日に稼働しました。最初の 1 週間で、7,000 人のユーザーが IBM Quantum Experience を使用するためにサインアップし、2 番目の終わりまでに、その数は 17,000 人を超えました。
5 つの超伝導量子ビットを備えた IBM デバイスのレイアウト (クレジット: IBM)
おそらく最も重要な教訓は、発売後最初の数か月で学んだことでしょう。チームは、数百件のユーザー レビューを分析し、独自の修正を追跡して、エクスペリエンスを改善し、より多くの量子デバイスを生産に投入するプロセスを合理化しました。従業員が Slack チャネルを使用して個々のリクエストに応じて個々のバグを修正している間、より永続的な修正を見つけるための作業が積極的に行われました。これは、チームが、増え続けるプロセッサー群の技術サポート サービスとして機能するのではなく、新しいハードウェアの開発に戻ることができるようにするためでした。
「最初の立ち上げは非常に重要だったと思います」と Korkoles 氏は言います。「しかし、私たちが今行っている仕事の規模は驚くべきものです。私たちは数十のデバイスをクラウドに持ち込み、世界中の開発者がそれらを多くの場合無料で利用できるようにしました。」
IBM は、安定した量子デバイスを作成し、それらをオンラインにして、デバイスのキャリブレーションに関連するものを含む最も重要な実験のいくつかを自動化する方法を学びました。「正直なところ、量子コンピューターをクラウドに置くには、私たちの考え方を完全に見直す必要がありました」と、IBMフェローで量子コンピューティング担当副社長のジェイ・ガンベッタは説明します。「私たちは、そのようなデバイスを実験室での実験の対象としてではなく、システムとして見ています。」
事実と数字
IBM Quantum Experience クラウド コンピューティング システムは、IBM Quantum Composer、 IBM Quantum Lab、および Qiskitを通じて、研究者、企業、およびアクティブなオープン ソース コミュニティが利用できるようになっているさまざまな量子システムをサポートしています 。
現在、325,000 人を超えるユーザーが IBM Quantum プラットフォームに登録しています。毎日、何千人もの開発者が IBM 量子コンピューターで少なくとも 20 億の量子回路を実行しており、現在はオープン ソース ソフトウェア開発キット Qiskit によって支援されています。
- 登録ユーザー数：> 325,000
- Qiskit ダウンロード:> 650k
- IBM Quantum を使用して公開された科学論文:> 700
- 商用IBM Quantum Networkの組織数:> 140
- 実行された量子回路: 1 日あたり 20 億回以上
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