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Podcast mit Bob Sorensen - Senior VP of Research bei Hyperion Research

13
Juli
,
2021

Mein heutiger Gast ist Bob Sorensen, Senior VP of Research bei Hyperion Research.

Bob und ich sprechen darüber, welche Leistungsverbesserungen die Kunden von Quantencomputern erwarten, welche Fehler die Hersteller von Quantengeräten machen könnten und vieles mehr.

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Die vollständige Abschrift finden Sie unten

Yuval Boger (CMO, Classiq): Hallo, Bob, und danke, dass Sie heute bei mir sind.

Bob Sorensen (Senior VP of Research, Hyperion Research): Hallo, Yuval, wie geht es Ihnen? Und danke für die Einladung, heute in Ihrem Podcast zu sprechen.

Yuval: Also, wer sind Sie und was machen Sie?

Bob: Mein Name ist Bob Sorensen. Ich bin der leitende Analyst für Quantencomputer bei einem Forschungsunternehmen namens Hyperion Research. Und um Ihnen ein wenig Hintergrundwissen über das Unternehmen zu vermitteln (dies ist keine Werbung, sondern eher eine Erläuterung unserer Herkunft): Hyperion Research und die wenigen Leute, die dort arbeiten, kommen im Grunde aus dem Bereich des Hochleistungsrechnens. Die meisten von uns haben mindestens 30 Jahre Erfahrung im Hochleistungsrechnen: die traditionellen Cray-Architekturen, die Hochleistungssysteme, die Dinge, die Sie auf der Top-500-Liste der leistungsfähigsten HPCs der Welt sehen.

Vor etwa fünf oder sechs Jahren bekamen wir viele Kundenanfragen. Denken Sie daran, dass unsere Kunden HPC-Anbieter und HPC-Nutzer sind, und sie begannen zu sagen: "Wir haben interessante Dinge über Quantencomputing gehört. Was sind die potenziellen Herausforderungen? Was sind einige der Dinge, auf die wir uns vorbereiten müssen", waren die Fragen, die wir zu hören bekamen. Wir begannen also, uns mit Quantencomputing zu befassen, und zwar nicht nur aus dem Grund, dass es für sich genommen interessant ist, sondern auch im Hinblick darauf, wie es sich in die gesamte fortschrittliche Computing-Architektur integrieren lässt, sei es für HPC vor Ort, sei es für HPC in der Cloud, oder sei es für Post-CMOS-Architekturen wie neuronales Computing oder DNA-Speicher.

Wir betrachteten es also eher als einen Aspekt des Advanced Computing und versuchten herauszufinden, wie es sich in die Gesamtkapazitäten des Advanced Computing einfügen würde. Können die Nutzer darüber nachdenken, das Quantencomputing zu nutzen, um einige ihrer interessanten und anspruchsvollen Arbeitslasten zu bewältigen, die derzeit noch auf ihren klassischen Systemen laufen? Was müssen die Anbieter tun, um sich vorzubereiten und darüber nachzudenken? Sollten sie Produkte anbieten? Sollten sie Partnerschaften mit Anbietern von Quantencomputern eingehen? Wie wird sich das Kalkül ihrer jeweiligen Produktentwicklungsströme ändern? Hyperion Research war an diesem Prozess beteiligt und wir haben viel Zeit damit verbracht, sehr gute Beziehungen zu vielen Anbietern von Quantencomputern und glücklicherweise auch zu Endnutzern auf der ganzen Welt aufzubauen, um zu versuchen, hier einen gewissen Kontext zu schaffen.

Das Quantencomputing ist keine Insel. Es existiert als ein Element der fortgeschrittenen Datenverarbeitung und die Fähigkeit, mit Nutzern und Anbietern im gesamten Ökosystem der fortgeschrittenen Datenverarbeitung zu sprechen und zu sagen: "Hier passt das Quantencomputing hinein. Ich denke, dass es zu diesem Zeitpunkt einen erheblichen Mehrwert darstellt. Ich sage das, weil es so viel Hype, Fehlinformationen und Verwirrung darüber gibt, was Quantencomputing bringen könnte. Im Grunde sehe ich eine meiner Hauptaufgaben darin, eine Stimme der Vernunft zu sein, um einige der Probleme zu klären, die sich da draußen abspielen. Deshalb bin ich heute hier, und das war in den letzten fünf Jahren meine eigentliche Aufgabe.

Yuval: Ich bin neugierig, wie die Antwort lautet. Wie passt das Quantencomputing in die Infrastruktur des Hochleistungsrechnens?

Bob: Nun, es ist interessant, denn wenn wir die Zeit zurückdrehen könnten, was die Rhetorik angeht, gibt es zwei Punkte, die ich wirklich hervorheben möchte. Der erste ist: Ich wünschte, wir hätten es nicht Quantencomputer genannt. Ich wünschte, wir hätten es Quantenbeschleuniger genannt, denn was das Quantencomputing in naher Zukunft und vielleicht auch in absehbarer Zukunft in Bezug auf das Quantencomputing wirklich bringt, ist die Fähigkeit, einige sehr signifikante Leistungsverbesserungen in einem sehr engen Bereich von Anwendungen zu bieten.

Wie ich am Ende meiner Vorträge sage, wird niemand jemals sagen: "Ich schaue mal auf meinem Quantencomputer nach, ob ich neue E-Mails habe." Er ist kein Allzweckersatz. Ich möchte die Analogie nicht zu sehr strapazieren, aber ich stelle mir das so vor, wie es war, als die GPUs aufkamen: sehr interessante Anwendungsfälle, aber keine Allzwecklösung. Sie beschleunigen bestimmte Aufgaben: künstliche Intelligenz, maschinelles Lernen, Deep-Learning-Anwendungen sind großartige Beispiele, aber sie sind nicht das Nonplusultra, um alle Anwendungsfälle für alle Benutzer zu lösen. Aber für bestimmte Anwendungen bieten sie erhebliche Leistungssteigerungen, und das ist der Punkt, an dem das Quantencomputing meiner Meinung nach wirklich gebraucht wird. Das ist also das erste Thema, über das ich sprechen möchte.

Der zweite Grund ist der Zwiespalt, den ich in der Branche derzeit zwischen den Vorstellungen der Anbieter von Quantencomputern und denen der Quantennutzer (oder potenziellen Nutzer in vielen Fällen) sehe. Wenn Sie die populäre Presse lesen, werden Sie Ausdrücke wie "Quantenvorteil" oder "Quantenüberlegenheit" finden. Die Idee, dass die Quantencomputergemeinde, insbesondere die Forschungsaspekte, nach Anwendungen suchen, die diese nachweisliche Überlegenheit haben.

Der Gedanke, dass ich eine Anwendung nur auf einem Quantencomputer durchführen kann, weil es auf einem klassischen System 15 Milliarden Jahre dauern kann, während ich es auf einem Quantensystem in, sagen wir, weniger als einer Stunde schaffen kann. Nun, das ist die Frage der Vorherrschaft, und darauf konzentriert sich die Branche meiner Meinung nach ein wenig zu sehr, vor allem, weil dieses Ziel noch relativ weit entfernt ist. Ehrlich gesagt, finde ich es lobenswert, aber ich sehe es nicht als Hauptpunkt, wenn ich mit Benutzern spreche. Vergessen Sie nicht, dass es sich dabei um Leute handelt, die dies in erster Linie als Beschleuniger betrachten.

Und wenn ich die Nutzer frage, welche Leistungssteigerung sie von einem Quantenbeschleuniger erwarten würden, um zu rechtfertigen, dass sie sich einen in den Keller stellen oder sich bei einem Cloud-System anmelden? Wir fanden heraus, dass fast die Hälfte das 50-fache sagte. Geben Sie mir den 50-fachen Leistungszuwachs. Sie sind nicht an der Quantenvorherrschaft interessiert. Sie sind an einer 50-fachen Leistungssteigerung interessiert. Einige von ihnen, eine kleinere Zahl, etwa 1/4, wenn ich mich richtig erinnere, sagten: "Wenn Sie mir das 10-fache als eine einzige Größenordnung an Leistungssteigerung geben, werde ich sehr glücklich darüber sein."

Und das sagt mir, dass die Nutzer viel bescheidenere Leistungserwartungen haben. Sie sind nicht auf der Suche nach neuen Anwendungen, die bisher in klassischen Systemen unlösbar waren. Was sie suchen, ist ein Fortschritt von etwa vier bis fünf Jahren. Denn wenn man sich die 50-fache Leistung ansieht, dann ist das der Punkt, an dem sich die klassische Welt in der Regel bewegt. Wenn Sie einen 50-fachen Leistungszuwachs wollen, warten Sie etwa vier bis fünf Jahre. Das ist alles, wonach sie suchen. Und das sagt mir, dass sie nicht nach unerhörten Leistungsniveaus suchen, sondern nach einem Wettbewerbsvorteil gegenüber ihren Nicht-Quantum-Gegenspielern, und das wollen sie in einen wirtschaftlichen Vorteil verwandeln. Dieser Zwiespalt, der manchmal zwischen den Anbietern von Quantencomputern besteht ... Ich glaube, sie haben manchmal fast vergessen, an wen sie eigentlich verkaufen sollten. Sie sind zu sehr auf den internen Wettbewerb fixiert. Wer hat die meisten Qubits? Wer hat das größte Quantenvolumen? Wer nähert sich der Quantenvorherrschaft? Die Nutzer hingegen sagen: "Gebt uns realistischere Leistungsverbesserungen, und wir stellen die Schecks gerne für euch aus."

Yuval: Aber die 10- oder 50-fache Leistung könnte definitiv den Ausschlag geben. Ich erinnere mich, dass ich vor einigen Jahren mit Honda gesprochen habe, als sie für das Autodesign noch Tonmodelle verwendeten und sechs Wochen brauchten, um ein Modell zu erstellen und dann die Führungskräfte um Feedback zu bitten. Mit der 3D-Modellierung und der virtuellen Realität konnten sie diesen Zyklus plötzlich an einem Tag durchführen und neue Autos oder innovativere Autos viel schneller auf den Markt bringen. Würden Sie also nicht sagen, dass das 10- oder 50-fache ein entscheidender Faktor ist, selbst wenn das alles ist, was Quantum liefert?

Bob: Das ist der Punkt. Das ist alles, was die Benutzer interessiert. Und ich denke, dass ein 50-facher Sprung für mindestens 50 % der Endnutzer im Moment signifikant ist, sie würden das gerne haben. Und es ist ein Zwiespalt zwischen einigen der Anbieter, mit denen ich spreche. Ich habe vor ein paar Tagen mit einem Unternehmen gesprochen, dessen Namen ich nicht nennen werde, obwohl es sich um eine Pressekonferenz handelte, und dessen Philosophie lautete: Wir sind noch zehn Jahre davon entfernt, denn bis wir eine Million Qubits erreicht haben, sehen wir nicht den finanziellen Ertrag. Ich sagte also: "Es besteht ein Risiko, wenn wir das nächste Jahrzehnt untätig bleiben, obwohl es so viel interessante Arbeit zu tun gibt. Aber auch hier herrscht die Auffassung vor, dass es sich nicht lohnt zu spielen, wenn man nicht diese unvorstellbaren Geschwindigkeitssteigerungen bietet. Und ich glaube, die Benutzer erwarten das nicht.

Ich denke, dass die Unternehmen, die heute tätig sind, hier zwei wichtige Dinge etablieren sollten. Das erste ist ein Gefühl des Fortschritts. Wenn man sich die Roadmaps anschaut, und ich würde hier auf IBM, Honeywell oder Rigetti verweisen, also auf einige der namhaften Hardware-Anbieter, dann haben sie bereits Roadmaps veröffentlicht, die besagen: "Wir sind vielleicht noch nicht am Ziel, aber wir zeigen regelmäßig Fortschritte. Wir tun etwas, das besagt: "Wir werden es irgendwann schaffen", und sie versuchen, Vertrauen in das zu schaffen, was die Benutzer denken. Und für mich ist diese Maßnahme zum Aufbau von Kompetenz entscheidend.

Außerdem arbeiten diese Unternehmen bei der Entwicklung von Anwendungen immer mehr mit den Endnutzern zusammen. Es ist eine Sache, einen Quantenalgorithmus zu entwickeln, und eine andere, diesen Algorithmus auf einen Anwendungsfall in einer bestimmten Branche anzuwenden, die von Bedeutung ist. Und das ist wirklich der nächste große Schritt in der Quantenphysik. Ich kann einen Algorithmus entwickeln; ich kann ein Stück Software entwickeln, ein Stück Hardware verkaufen, aber wenn ich mich mit einem Öl- und Gasunternehmen zusammensetze und sage: "Ich habe einen wirklich interessanten Weg gefunden, wie Sie die Ölförderung aus einem Ihrer großen Felder optimieren können, so dass es eine optimale Fördertechnik ist. Das meiste Öl wird zu den geringstmöglichen Kosten gefördert." Das ist der Moment, in dem die Endverbraucher aufhorchen und aufmerksam werden.

Auf dem Weg vom abstrakten Konzept der Algorithmen zu praktikablen Endanwendungen, die demonstriert werden, oder zu dem, was einige der fortschrittlichen Unternehmen im Bereich des Quantencomputings heute tun, sagen sie nicht: "Seht euch unsere Geschwindigkeitssteigerung an". Sie sagen nicht: "Seht euch an, wie viele Qubits wir haben." Sie sagen: "Wir erforschen, wie wir einem Unternehmen einen Betrag von X Dollar sparen können, weil wir seinen Logistikprozess optimieren können. Wir können den Materialfluss in einer Fabrik optimieren, um den Stahl effektiver auszuliefern." Sie optimieren z. B., wie ich Risikobewertungen von Portfolios nahezu in Echtzeit durchführen kann.

Wenn ich also ein Portfolio mit 1.000 Instrumenten, Investitionen, habe und ein oder zwei Dinge zu einem bestimmten Zeitpunkt seitwärts laufen, wie kann ich dann schnell entscheiden, wie sich das auf das Gesamtrisiko meines Portfolios auswirkt? Und wenn ich das mit einem Quantensystem effektiv tun kann, ist das einem klassischen System vielleicht nur um den Faktor 10 überlegen. Wenn ich nur eine Stunde auf diese Daten warten muss und nicht 10 Stunden, dann bedeutet das für mich als Anleger eine Menge. Das ist ein nachgewiesener Anwendungsfall, der das Interesse an der Technologie weiter steigert. Wenn man sich ansieht, was auf dem Gebiet des Quantencomputings passiert, kommt die Hauptfinanzierung immer noch von Risikokapitalgesellschaften und Regierungsprogrammen. Und diese Leute, sicherlich die Risikokapitalgeber und in geringerem Maße die staatlichen Programme, wollen nachweisliche Fortschritte. Sie wollen Ergebnisse. Sie wollen eine Investitionsrendite. Politiker können genauso wankelmütig sein wie VCs, wenn es um Geld geht.

Diejenigen unter uns, die alt genug sind, um sich an den KI-Winter in den späten 80er Jahren zu erinnern, als wir sahen, wie vielversprechend KI war, wie hoch die Investitionen waren, wie schwierig es war, Ergebnisse zu erzielen, und dann verschwand sie einfach, das war der KI-Winter. Alle Arbeit wurde eingefroren. Es hat fast 20 Jahre gedauert, bis sich dieser Sektor wieder erholt hat. Es bedurfte einer neuen Programmierung, neuer Hardware-Paradigmen und einer ganzen Reihe von Problemen. Es gibt ein drohendes Schreckgespenst. Ich will nicht sagen, dass ein ähnlicher Winter im Quantenbereich sehr wahrscheinlich ist. Zu hohe Investitionen, zu große Versprechungen ohne kurzfristige Ergebnisse könnten zu Problemen bei der Finanzierung führen.

Ich habe mit mehreren Unternehmen gesprochen und sie nach dem Schreckgespenst eines Quantenwinters gefragt, und die beste Antwort, die ich erhielt, war die eines Geschäftsführers, der im Grunde sagte: "Ich sage nicht voraus, ob es einen Quantenwinter geben wird oder nicht, aber seien Sie versichert, dass ich mich darauf vorbereite, falls er eintritt." Man muss also zeigen, dass es sich um einen dynamischen und wachsenden Sektor handelt, der vielversprechend ist, damit weiterhin Investitionen und F&E-Mittel zur Verfügung stehen, bis er einen Punkt erreicht, an dem er sich selbst trägt. Einnahmen treiben die Forschung an, die wiederum Einnahmen generiert, und so weiter. Und das ist es, was der Sektor versucht, sich selbst zu fördern.

Yuval: Lassen Sie mich die andere Seite des Arguments Evolution versus Revolution aufgreifen. Es gibt neue Technologien, von denen man manchmal nicht weiß, wofür sie eingesetzt werden. Ich meine, wenn man bedenkt, dass das Internet für eine bestimmte Anwendung erfunden wurde, wofür wird es dann heute genutzt? Was dachten wir, dass Handys tun würden, und was tun wir heute? Wenn man an einen Quantencomputer mit 500 Qubits denkt, kann man heute nicht einmal 500 Qubits simulieren. Und weil man sie nicht simulieren kann, ist es wirklich schwierig, Algorithmen zu entwickeln, die diese Vorteile nutzen. Aber wenn man in ein paar Jahren 500 oder 1000 oder mehr Qubits hat, wer weiß, welche revolutionären Algorithmen dann zur Verfügung stehen werden. Und das ist, wenn man den Anbietern glaubt, noch zwei Jahre entfernt.

Bob: Das Schöne an der Branche ist, dass derzeit auf jeder Ebene des Stacks so viel gearbeitet wird. Ich sehe Hardware-Innovationen, die wir Modalitäten nennen - eine andere Art, Quantenphänomene zu erreichen. Es gibt supraleitende Qubits, gefangene Ionen, Photonik und auch neutrale Atome. Es gibt alle möglichen interessanten Methoden. Jede hat ihre eigenen Stärken und Schwächen, aber der Punkt ist, dass es sich um einen wichtigen Bereich handelt. Wenn jemand behauptet, er wisse genau, welche Methode im Moment die beste sei, so betrachte ich das mit einem gewissen Misstrauen. Wir wissen wirklich noch nicht, wer gewinnen wird, aber es gibt eine große Dynamik in diesem Bereich. Es gibt viel Enthusiasmus, viel Forschung, und wir sehen das in allen Bereichen. Wir sehen das bei Anwendungen, Algorithmen und Middleware, bei der Idee, dass sich Leute mit Quantencompilern beschäftigen. Die Tatsache, dass man ein Quantenprogramm schreiben kann, das hoch genug abstrahiert, dass man als Python-Programmierer einige Quantencomputer-Aufrufe machen kann und sich nicht wirklich darum kümmert, was auf der Quantenebene passiert.

Es ist die Tatsache, dass die meisten Python-Programmierer Ihnen nicht wirklich erklären könnten, wie ein CMOS-Gate in einem Transistor eines Intel-Prozessors funktioniert. Das ist der Punkt, an dem wir uns bewegen. Und das ist meiner Meinung nach das Interessante an der Sache: Der Sektor kann sich parallel entwickeln. Wir können also Anwendungen und neue Algorithmen entwickeln und in gewisser Weise darauf warten, dass die Hardware mit einigen dieser Ideen gleichzieht.

Der interessante Punkt ist jedoch, dass in der Zwischenzeit einige interessante Arbeiten durchgeführt werden können. Die Leute suchen nach rauschfreien Anwendungen. Einige der Schwächen des Quantencomputers können durch die Mischung von Anwendungen gemildert werden, die sagen: "Ich brauche keine perfekte Antwort, ich brauche nur eine bessere Antwort." Aus diesem Grund ist Optimierung derzeit ein solches Schlagwort im Bereich des Quantencomputers, denn ich muss nicht die optimale Lösung für einen Handelsreisenden haben, sondern nur eine Lösung, die vielleicht geringfügig besser ist als das, was ein klassisches Gegenstück zu einem bestimmten Zeitpunkt tun könnte. Auch hier geht es also um die Demonstration des Fortschritts und nicht um das Erreichen eines heiligen Grals; wir können uns jetzt zurücklehnen, denn die Quantenphysik wird alles tun, was wir uns erhofft haben. Es wird eine Reise sein, und es wird einige Zeit dauern, bis sich das alles entfaltet, aber die Anwendungen, die Algorithmen, die Hardware, die Software, all das entwickelt sich fast parallel. Und das halte ich für einen sehr vielversprechenden Aspekt dieser Entwicklung.

Yuval: Wenn Sie Unternehmen in Bezug auf Quantencomputing beraten, empfehlen Sie ihnen dann, mit der Cloud oder mit On-Premise zu beginnen? Und ist die Antwort für eine kommerzielle Organisation eine andere als für eine staatliche?

Bob: Das ist eine gute Frage, denn es ist im Moment wirklich schwierig, weil ich ein Fan davon bin, 1.000 Blumen blühen zu lassen. Der Gedanke, seine Software in eine Cloud zu stellen, sei es AWS oder Google oder Microsoft oder so. Wenn Sie einen sehr interessanten, aber etwas komplizierten Algorithmus haben, frage ich mich, wie Sie Ihr Produkt demonstrieren und differenzieren können, wenn Sie eine von 450 verschiedenen Quantum-Optionen auf, sagen wir, einem Cloud-Service-Anbieter sind? Es ist schwer, sich zu differenzieren; es ist schwer, sich abzuheben. Wenn ich also mit einem sehr kleinen Unternehmen spreche, vielleicht mit einer Handvoll Programmierer und so weiter, das eine interessante Idee hat, dann sollte man sie nicht einfach in die Cloud stellen, die eine niedrige Eintrittsbarriere hat. Man kann es dort anbieten, aber wenn es sich um einen interessanten Algorithmus handelt oder der Kunde ein gewisses Maß an Wissen benötigt, wie kann man sich dann abheben?

Es kann also ein Problem sein, es auf diese Weise zu tun. Die Konsolidierung des Sektors ist derzeit ein interessantes Thema. Wir beobachten, dass immer mehr Partnerschaften gebildet werden. So schließen sich Softwareunternehmen mit Hardwareunternehmen zusammen, um eine einheitliche Lösung anbieten zu können, ohne dass ein einziges Unternehmen ein Komplettpaket anbieten muss. Es ist schwierig, ein Full-Stack-System zu entwickeln. Man braucht eine Menge Ressourcen. IBM ist wahrscheinlich das erfolgreichste Full-Stack-Unternehmen, aber wenn man sich ihr F&E-Budget und ihre finanziellen und technischen Möglichkeiten ansieht, können sie diese Bemühungen unterstützen. Nicht viele Unternehmen verfügen über die Breite und Tiefe der Ressourcen, um dies zu tun. In gewissem Sinne geht es also eher darum, dass man sich darüber klar wird, wo man in den Sektor passt, und dass man alle Optionen prüft. Und entscheiden Sie sich nicht nur für eine.

Ich liebe die Tatsache, dass ich mich als Softwareunternehmen nicht fragen muss: "Möchte ich ein Rigetti-Softwareunternehmen sein? Möchte ich ein D-Wave-Unternehmen sein? Möchte ich ein Honeywell-Unternehmen sein?" Ich kann Code schreiben, der auf all dieser Hardware läuft. Beschränken Sie sich also noch nicht auf einen einzigen Thread, denn die Entscheidung ist noch nicht gefallen. Die Entscheidung über die Modalitäten, die Hardware, die Architektur und die Gewinner und Verlierer der Unternehmen steht noch aus. Seien Sie also flexibel, seien Sie breit aufgestellt und suchen Sie nach Möglichkeiten, wo sie sich ergeben.

Yuval: Und da wir uns dem Ende unseres heutigen Gesprächs nähern, was fehlt Ihrer Meinung nach außer größerer Hardware, wenn man von den 20, 30, 40 Qubits von heute zu den 1.000 Qubits von morgen übergeht? Wo muss Ihrer Meinung nach die größte Verbesserung stattfinden?

Bob: Für mich sind die beiden größten Verbesserungen, und ich werde hier ein wenig nerdig. Ich bin von Haus aus Elektroingenieur. Die beiden größten sind die Skalierbarkeit. Mir gefällt, dass man Qubits herstellen kann. Aber wenn man sich überlegt, wie ein traditionelles System heute gebaut wird, dann hat man nicht einen großen, hupenden Mikroprozessor, sondern 100.000 davon, die man zusammenschaltet. Man skaliert sie. Man skaliert, um diese Fähigkeit zu erhalten. Das Problem in der klassischen Welt ist, dass eine Million Prozessoren oder eine Million Kerne und 100.000 Prozessoren miteinander kommunizieren müssen, und das Netzwerk ist das, was die Leistung heutzutage begrenzt. Es ist nicht der Prozessor selbst. Es ist die Fähigkeit der Prozessoren, miteinander zu kommunizieren. Mir ist noch nicht klar, welche bestimmten Modalitäten und welche Architekturen besser skalieren. Ich glaube nicht, dass wir einen einzigen Chip mit einer Million Qubits erreichen werden. Wir werden wahrscheinlich 1.000-Qubit-Chips haben, von denen 1.000 miteinander kommunizieren. Das wird in meinen Augen die Architektur der Wahl sein.

Man muss sich also überlegen, welche Modalitäten nicht das beste einzelne Qubit bieten, sondern die Qubit-Modalität, die eine interessante Skalierung ermöglicht. Denn wenn man 1.000 Chips hat, die alle quantenbasiert sind, und man kann nicht effektiv im Quantenbereich kommunizieren und muss in die klassische Welt hinuntergehen, um die Kommunikation zu betreiben, dann ist es aus. Das ist ein besonderes Problem. Das andere Problem, das ich für wichtig halte, ist die E/A. Es ist schwierig, mit einem Quantencomputer zu kommunizieren, daher gibt es alle möglichen Instrumentierungs- und Kontrollprozesse, die alle aus der klassischen IT stammen, aber die Architektur muss das unterstützen.

Wie kann ich mit dem Quantenprozessor rechtzeitig kommunizieren? Geben Sie ihm viele Anweisungen, denn die wunderbare Dichotomie des Quantencomputers besteht darin, dass man ihn die meiste Zeit über nicht berühren möchte. Man will die Quantengüte erhalten. Sie wollen also nicht, dass die äußere Umgebung auf sie einwirkt, es sei denn, Sie wollen es. Wenn man hineingehen und Daten hineinschieben will, soll das mit Quantengüte geschehen, und dann will man die Daten wieder herausholen. Die Hälfte der Zeit oder einen gewissen Prozentsatz der Zeit möchte man es also in Ruhe lassen. Die andere Hälfte der Zeit möchte man sich mit ihm beschäftigen, um mit ihm zu kommunizieren.

E/A ist meiner Meinung nach ein weiteres ärgerliches Problem, denn im Moment braucht man sehr viele Steuerleitungen, um jedes Qubit zu kontrollieren. Ein typischer Transistor hat Milliarden von Transistoren, ein typischer Mikroprozessor, ein hochentwickelter. Milliarden von Transistoren, nicht Milliarden von E/A-Leitungen. Es wäre seltsam, einen Laptop zu haben, der das hat. Die Quantenwelt muss sich mit der Tatsache auseinandersetzen, dass man jetzt herausfinden muss, wie man komplexe Signale in ein Qubit oder einen Quantenprozessor bekommt, ohne dass die E/A-Fähigkeiten einen zu großen Overhead haben? Skalierbarkeit und E/A sind meiner Meinung nach die nächsten großen technischen Herausforderungen aus Sicht der Hardware.

Software-Perspektive, demonstrierte Anwendungsfälle. Ich warte darauf, dass die Leute kommen und sagen: "Wir haben dieses Jahr X Milliarden Dollar gespart, weil wir eine Optimierungsroutine für das Verladen von Fracht in ein Flugzeug gefunden haben, und jetzt können wir das effektiver in Echtzeit machen, und das hat uns gerade X Dollar an Flugverspätungen und Treibstoffkosten und so gespart." Es handelt sich um mehr nachgewiesene Anwendungsfälle, die jemand, z. B. ein Budgetdirektor, dem Vorstand vorlegen und sagen kann: "Sie wollen nichts über Quanten hören. Sie wollen wissen, dass ich Ihnen dieses Jahr 50 Millionen Dollar gespart habe." Und das ist von der Unternehmensseite her der nächste Schritt, der nächste Trend, den ich gerne öfters sehen würde.

Yuval: Ausgezeichnet. Bob, wie kann man mit Ihnen in Kontakt treten, um mehr über Ihre Arbeit zu erfahren?

Bob: Nun, Hyperion Research, wir haben eine Website, und wir sind ziemlich bekannt. Und mein Name ist Bob Sorensen, wenn Sie also bsorensen@hyperionres.com eingeben, finden Sie mich dort. Und das Interessante daran ist, dass ich, da es sich um ein so neues Thema handelt, die wunderbare Aufgabe habe, nicht nur Dinge zu tun, die den Lebensunterhalt sichern, sondern auch zu beraten, mit den Leuten zu sprechen und einfach Informationen zu sammeln. In vielen Fällen unterhalte ich mich also einfach nur mit den Leuten, um ihre Hoffnungen, Träume und Ängste zu erfahren, damit ich ein genaueres Bild davon zeichnen kann, wie sich der Sektor entwickelt.

Im Moment geht es also mehr um Gespräche als um den Verkauf von Hochglanzbroschüren und Dokumenten. Nehmen Sie also Kontakt auf, kontaktieren Sie mich. Ich habe eine Reihe von Decks. Ich bin gerne bereit, Fragen zu beantworten und Präsentationen zu halten, wenn es soweit ist. Aber abgesehen davon ist so etwas für mich einfach faszinierend, wenn es darum geht, die Botschaft zu verbreiten, und ich freue mich über die heutige Einladung. Und dass Sie mich tatsächlich über 20 Minuten lang reden ließen, zeigt, wie geduldig Sie sein können, Yuval.

Yuval: Nun, es war mir ein Vergnügen, Sie heute hier zu haben. Vielen Dank für Ihr Kommen.

Bob: Großartig. Sehr gut. Ich danke Ihnen.


Mein heutiger Gast ist Bob Sorensen, Senior VP of Research bei Hyperion Research.

Bob und ich sprechen darüber, welche Leistungsverbesserungen die Kunden von Quantencomputern erwarten, welche Fehler die Hersteller von Quantengeräten machen könnten und vieles mehr.

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Yuval Boger (CMO, Classiq): Hallo, Bob, und danke, dass Sie heute bei mir sind.

Bob Sorensen (Senior VP of Research, Hyperion Research): Hallo, Yuval, wie geht es Ihnen? Und danke für die Einladung, heute in Ihrem Podcast zu sprechen.

Yuval: Also, wer sind Sie und was machen Sie?

Bob: Mein Name ist Bob Sorensen. Ich bin der leitende Analyst für Quantencomputer bei einem Forschungsunternehmen namens Hyperion Research. Und um Ihnen ein wenig Hintergrundwissen über das Unternehmen zu vermitteln (dies ist keine Werbung, sondern eher eine Erläuterung unserer Herkunft): Hyperion Research und die wenigen Leute, die dort arbeiten, kommen im Grunde aus dem Bereich des Hochleistungsrechnens. Die meisten von uns haben mindestens 30 Jahre Erfahrung im Hochleistungsrechnen: die traditionellen Cray-Architekturen, die Hochleistungssysteme, die Dinge, die Sie auf der Top-500-Liste der leistungsfähigsten HPCs der Welt sehen.

Vor etwa fünf oder sechs Jahren bekamen wir viele Kundenanfragen. Denken Sie daran, dass unsere Kunden HPC-Anbieter und HPC-Nutzer sind, und sie begannen zu sagen: "Wir haben interessante Dinge über Quantencomputing gehört. Was sind die potenziellen Herausforderungen? Was sind einige der Dinge, auf die wir uns vorbereiten müssen", waren die Fragen, die wir zu hören bekamen. Wir begannen also, uns mit Quantencomputing zu befassen, und zwar nicht nur aus dem Grund, dass es für sich genommen interessant ist, sondern auch im Hinblick darauf, wie es sich in die gesamte fortschrittliche Computing-Architektur integrieren lässt, sei es für HPC vor Ort, sei es für HPC in der Cloud, oder sei es für Post-CMOS-Architekturen wie neuronales Computing oder DNA-Speicher.

Wir betrachteten es also eher als einen Aspekt des Advanced Computing und versuchten herauszufinden, wie es sich in die Gesamtkapazitäten des Advanced Computing einfügen würde. Können die Nutzer darüber nachdenken, das Quantencomputing zu nutzen, um einige ihrer interessanten und anspruchsvollen Arbeitslasten zu bewältigen, die derzeit noch auf ihren klassischen Systemen laufen? Was müssen die Anbieter tun, um sich vorzubereiten und darüber nachzudenken? Sollten sie Produkte anbieten? Sollten sie Partnerschaften mit Anbietern von Quantencomputern eingehen? Wie wird sich das Kalkül ihrer jeweiligen Produktentwicklungsströme ändern? Hyperion Research war an diesem Prozess beteiligt und wir haben viel Zeit damit verbracht, sehr gute Beziehungen zu vielen Anbietern von Quantencomputern und glücklicherweise auch zu Endnutzern auf der ganzen Welt aufzubauen, um zu versuchen, hier einen gewissen Kontext zu schaffen.

Das Quantencomputing ist keine Insel. Es existiert als ein Element der fortgeschrittenen Datenverarbeitung und die Fähigkeit, mit Nutzern und Anbietern im gesamten Ökosystem der fortgeschrittenen Datenverarbeitung zu sprechen und zu sagen: "Hier passt das Quantencomputing hinein. Ich denke, dass es zu diesem Zeitpunkt einen erheblichen Mehrwert darstellt. Ich sage das, weil es so viel Hype, Fehlinformationen und Verwirrung darüber gibt, was Quantencomputing bringen könnte. Im Grunde sehe ich eine meiner Hauptaufgaben darin, eine Stimme der Vernunft zu sein, um einige der Probleme zu klären, die sich da draußen abspielen. Deshalb bin ich heute hier, und das war in den letzten fünf Jahren meine eigentliche Aufgabe.

Yuval: Ich bin neugierig, wie die Antwort lautet. Wie passt das Quantencomputing in die Infrastruktur des Hochleistungsrechnens?

Bob: Nun, es ist interessant, denn wenn wir die Zeit zurückdrehen könnten, was die Rhetorik angeht, gibt es zwei Punkte, die ich wirklich hervorheben möchte. Der erste ist: Ich wünschte, wir hätten es nicht Quantencomputer genannt. Ich wünschte, wir hätten es Quantenbeschleuniger genannt, denn was das Quantencomputing in naher Zukunft und vielleicht auch in absehbarer Zukunft in Bezug auf das Quantencomputing wirklich bringt, ist die Fähigkeit, einige sehr signifikante Leistungsverbesserungen in einem sehr engen Bereich von Anwendungen zu bieten.

Wie ich am Ende meiner Vorträge sage, wird niemand jemals sagen: "Ich schaue mal auf meinem Quantencomputer nach, ob ich neue E-Mails habe." Er ist kein Allzweckersatz. Ich möchte die Analogie nicht zu sehr strapazieren, aber ich stelle mir das so vor, wie es war, als die GPUs aufkamen: sehr interessante Anwendungsfälle, aber keine Allzwecklösung. Sie beschleunigen bestimmte Aufgaben: künstliche Intelligenz, maschinelles Lernen, Deep-Learning-Anwendungen sind großartige Beispiele, aber sie sind nicht das Nonplusultra, um alle Anwendungsfälle für alle Benutzer zu lösen. Aber für bestimmte Anwendungen bieten sie erhebliche Leistungssteigerungen, und das ist der Punkt, an dem das Quantencomputing meiner Meinung nach wirklich gebraucht wird. Das ist also das erste Thema, über das ich sprechen möchte.

Der zweite Grund ist der Zwiespalt, den ich in der Branche derzeit zwischen den Vorstellungen der Anbieter von Quantencomputern und denen der Quantennutzer (oder potenziellen Nutzer in vielen Fällen) sehe. Wenn Sie die populäre Presse lesen, werden Sie Ausdrücke wie "Quantenvorteil" oder "Quantenüberlegenheit" finden. Die Idee, dass die Quantencomputergemeinde, insbesondere die Forschungsaspekte, nach Anwendungen suchen, die diese nachweisliche Überlegenheit haben.

Der Gedanke, dass ich eine Anwendung nur auf einem Quantencomputer durchführen kann, weil es auf einem klassischen System 15 Milliarden Jahre dauern kann, während ich es auf einem Quantensystem in, sagen wir, weniger als einer Stunde schaffen kann. Nun, das ist die Frage der Vorherrschaft, und darauf konzentriert sich die Branche meiner Meinung nach ein wenig zu sehr, vor allem, weil dieses Ziel noch relativ weit entfernt ist. Ehrlich gesagt, finde ich es lobenswert, aber ich sehe es nicht als Hauptpunkt, wenn ich mit Benutzern spreche. Vergessen Sie nicht, dass es sich dabei um Leute handelt, die dies in erster Linie als Beschleuniger betrachten.

Und wenn ich die Nutzer frage, welche Leistungssteigerung sie von einem Quantenbeschleuniger erwarten würden, um zu rechtfertigen, dass sie sich einen in den Keller stellen oder sich bei einem Cloud-System anmelden? Wir fanden heraus, dass fast die Hälfte das 50-fache sagte. Geben Sie mir den 50-fachen Leistungszuwachs. Sie sind nicht an der Quantenvorherrschaft interessiert. Sie sind an einer 50-fachen Leistungssteigerung interessiert. Einige von ihnen, eine kleinere Zahl, etwa 1/4, wenn ich mich richtig erinnere, sagten: "Wenn Sie mir das 10-fache als eine einzige Größenordnung an Leistungssteigerung geben, werde ich sehr glücklich darüber sein."

Und das sagt mir, dass die Nutzer viel bescheidenere Leistungserwartungen haben. Sie sind nicht auf der Suche nach neuen Anwendungen, die bisher in klassischen Systemen unlösbar waren. Was sie suchen, ist ein Fortschritt von etwa vier bis fünf Jahren. Denn wenn man sich die 50-fache Leistung ansieht, dann ist das der Punkt, an dem sich die klassische Welt in der Regel bewegt. Wenn Sie einen 50-fachen Leistungszuwachs wollen, warten Sie etwa vier bis fünf Jahre. Das ist alles, wonach sie suchen. Und das sagt mir, dass sie nicht nach unerhörten Leistungsniveaus suchen, sondern nach einem Wettbewerbsvorteil gegenüber ihren Nicht-Quantum-Gegenspielern, und das wollen sie in einen wirtschaftlichen Vorteil verwandeln. Dieser Zwiespalt, der manchmal zwischen den Anbietern von Quantencomputern besteht ... Ich glaube, sie haben manchmal fast vergessen, an wen sie eigentlich verkaufen sollten. Sie sind zu sehr auf den internen Wettbewerb fixiert. Wer hat die meisten Qubits? Wer hat das größte Quantenvolumen? Wer nähert sich der Quantenvorherrschaft? Die Nutzer hingegen sagen: "Gebt uns realistischere Leistungsverbesserungen, und wir stellen die Schecks gerne für euch aus."

Yuval: Aber die 10- oder 50-fache Leistung könnte definitiv den Ausschlag geben. Ich erinnere mich, dass ich vor einigen Jahren mit Honda gesprochen habe, als sie für das Autodesign noch Tonmodelle verwendeten und sechs Wochen brauchten, um ein Modell zu erstellen und dann die Führungskräfte um Feedback zu bitten. Mit der 3D-Modellierung und der virtuellen Realität konnten sie diesen Zyklus plötzlich an einem Tag durchführen und neue Autos oder innovativere Autos viel schneller auf den Markt bringen. Würden Sie also nicht sagen, dass das 10- oder 50-fache ein entscheidender Faktor ist, selbst wenn das alles ist, was Quantum liefert?

Bob: Das ist der Punkt. Das ist alles, was die Benutzer interessiert. Und ich denke, dass ein 50-facher Sprung für mindestens 50 % der Endnutzer im Moment signifikant ist, sie würden das gerne haben. Und es ist ein Zwiespalt zwischen einigen der Anbieter, mit denen ich spreche. Ich habe vor ein paar Tagen mit einem Unternehmen gesprochen, dessen Namen ich nicht nennen werde, obwohl es sich um eine Pressekonferenz handelte, und dessen Philosophie lautete: Wir sind noch zehn Jahre davon entfernt, denn bis wir eine Million Qubits erreicht haben, sehen wir nicht den finanziellen Ertrag. Ich sagte also: "Es besteht ein Risiko, wenn wir das nächste Jahrzehnt untätig bleiben, obwohl es so viel interessante Arbeit zu tun gibt. Aber auch hier herrscht die Auffassung vor, dass es sich nicht lohnt zu spielen, wenn man nicht diese unvorstellbaren Geschwindigkeitssteigerungen bietet. Und ich glaube, die Benutzer erwarten das nicht.

Ich denke, dass die Unternehmen, die heute tätig sind, hier zwei wichtige Dinge etablieren sollten. Das erste ist ein Gefühl des Fortschritts. Wenn man sich die Roadmaps anschaut, und ich würde hier auf IBM, Honeywell oder Rigetti verweisen, also auf einige der namhaften Hardware-Anbieter, dann haben sie bereits Roadmaps veröffentlicht, die besagen: "Wir sind vielleicht noch nicht am Ziel, aber wir zeigen regelmäßig Fortschritte. Wir tun etwas, das besagt: "Wir werden es irgendwann schaffen", und sie versuchen, Vertrauen in das zu schaffen, was die Benutzer denken. Und für mich ist diese Maßnahme zum Aufbau von Kompetenz entscheidend.

Außerdem arbeiten diese Unternehmen bei der Entwicklung von Anwendungen immer mehr mit den Endnutzern zusammen. Es ist eine Sache, einen Quantenalgorithmus zu entwickeln, und eine andere, diesen Algorithmus auf einen Anwendungsfall in einer bestimmten Branche anzuwenden, die von Bedeutung ist. Und das ist wirklich der nächste große Schritt in der Quantenphysik. Ich kann einen Algorithmus entwickeln; ich kann ein Stück Software entwickeln, ein Stück Hardware verkaufen, aber wenn ich mich mit einem Öl- und Gasunternehmen zusammensetze und sage: "Ich habe einen wirklich interessanten Weg gefunden, wie Sie die Ölförderung aus einem Ihrer großen Felder optimieren können, so dass es eine optimale Fördertechnik ist. Das meiste Öl wird zu den geringstmöglichen Kosten gefördert." Das ist der Moment, in dem die Endverbraucher aufhorchen und aufmerksam werden.

Auf dem Weg vom abstrakten Konzept der Algorithmen zu praktikablen Endanwendungen, die demonstriert werden, oder zu dem, was einige der fortschrittlichen Unternehmen im Bereich des Quantencomputings heute tun, sagen sie nicht: "Seht euch unsere Geschwindigkeitssteigerung an". Sie sagen nicht: "Seht euch an, wie viele Qubits wir haben." Sie sagen: "Wir erforschen, wie wir einem Unternehmen einen Betrag von X Dollar sparen können, weil wir seinen Logistikprozess optimieren können. Wir können den Materialfluss in einer Fabrik optimieren, um den Stahl effektiver auszuliefern." Sie optimieren z. B., wie ich Risikobewertungen von Portfolios nahezu in Echtzeit durchführen kann.

Wenn ich also ein Portfolio mit 1.000 Instrumenten, Investitionen, habe und ein oder zwei Dinge zu einem bestimmten Zeitpunkt seitwärts laufen, wie kann ich dann schnell entscheiden, wie sich das auf das Gesamtrisiko meines Portfolios auswirkt? Und wenn ich das mit einem Quantensystem effektiv tun kann, ist das einem klassischen System vielleicht nur um den Faktor 10 überlegen. Wenn ich nur eine Stunde auf diese Daten warten muss und nicht 10 Stunden, dann bedeutet das für mich als Anleger eine Menge. Das ist ein nachgewiesener Anwendungsfall, der das Interesse an der Technologie weiter steigert. Wenn man sich ansieht, was auf dem Gebiet des Quantencomputings passiert, kommt die Hauptfinanzierung immer noch von Risikokapitalgesellschaften und Regierungsprogrammen. Und diese Leute, sicherlich die Risikokapitalgeber und in geringerem Maße die staatlichen Programme, wollen nachweisliche Fortschritte. Sie wollen Ergebnisse. Sie wollen eine Investitionsrendite. Politiker können genauso wankelmütig sein wie VCs, wenn es um Geld geht.

Diejenigen unter uns, die alt genug sind, um sich an den KI-Winter in den späten 80er Jahren zu erinnern, als wir sahen, wie vielversprechend KI war, wie hoch die Investitionen waren, wie schwierig es war, Ergebnisse zu erzielen, und dann verschwand sie einfach, das war der KI-Winter. Alle Arbeit wurde eingefroren. Es hat fast 20 Jahre gedauert, bis sich dieser Sektor wieder erholt hat. Es bedurfte einer neuen Programmierung, neuer Hardware-Paradigmen und einer ganzen Reihe von Problemen. Es gibt ein drohendes Schreckgespenst. Ich will nicht sagen, dass ein ähnlicher Winter im Quantenbereich sehr wahrscheinlich ist. Zu hohe Investitionen, zu große Versprechungen ohne kurzfristige Ergebnisse könnten zu Problemen bei der Finanzierung führen.

Ich habe mit mehreren Unternehmen gesprochen und sie nach dem Schreckgespenst eines Quantenwinters gefragt, und die beste Antwort, die ich erhielt, war die eines Geschäftsführers, der im Grunde sagte: "Ich sage nicht voraus, ob es einen Quantenwinter geben wird oder nicht, aber seien Sie versichert, dass ich mich darauf vorbereite, falls er eintritt." Man muss also zeigen, dass es sich um einen dynamischen und wachsenden Sektor handelt, der vielversprechend ist, damit weiterhin Investitionen und F&E-Mittel zur Verfügung stehen, bis er einen Punkt erreicht, an dem er sich selbst trägt. Einnahmen treiben die Forschung an, die wiederum Einnahmen generiert, und so weiter. Und das ist es, was der Sektor versucht, sich selbst zu fördern.

Yuval: Lassen Sie mich die andere Seite des Arguments Evolution versus Revolution aufgreifen. Es gibt neue Technologien, von denen man manchmal nicht weiß, wofür sie eingesetzt werden. Ich meine, wenn man bedenkt, dass das Internet für eine bestimmte Anwendung erfunden wurde, wofür wird es dann heute genutzt? Was dachten wir, dass Handys tun würden, und was tun wir heute? Wenn man an einen Quantencomputer mit 500 Qubits denkt, kann man heute nicht einmal 500 Qubits simulieren. Und weil man sie nicht simulieren kann, ist es wirklich schwierig, Algorithmen zu entwickeln, die diese Vorteile nutzen. Aber wenn man in ein paar Jahren 500 oder 1000 oder mehr Qubits hat, wer weiß, welche revolutionären Algorithmen dann zur Verfügung stehen werden. Und das ist, wenn man den Anbietern glaubt, noch zwei Jahre entfernt.

Bob: Das Schöne an der Branche ist, dass derzeit auf jeder Ebene des Stacks so viel gearbeitet wird. Ich sehe Hardware-Innovationen, die wir Modalitäten nennen - eine andere Art, Quantenphänomene zu erreichen. Es gibt supraleitende Qubits, gefangene Ionen, Photonik und auch neutrale Atome. Es gibt alle möglichen interessanten Methoden. Jede hat ihre eigenen Stärken und Schwächen, aber der Punkt ist, dass es sich um einen wichtigen Bereich handelt. Wenn jemand behauptet, er wisse genau, welche Methode im Moment die beste sei, so betrachte ich das mit einem gewissen Misstrauen. Wir wissen wirklich noch nicht, wer gewinnen wird, aber es gibt eine große Dynamik in diesem Bereich. Es gibt viel Enthusiasmus, viel Forschung, und wir sehen das in allen Bereichen. Wir sehen das bei Anwendungen, Algorithmen und Middleware, bei der Idee, dass sich Leute mit Quantencompilern beschäftigen. Die Tatsache, dass man ein Quantenprogramm schreiben kann, das hoch genug abstrahiert, dass man als Python-Programmierer einige Quantencomputer-Aufrufe machen kann und sich nicht wirklich darum kümmert, was auf der Quantenebene passiert.

Es ist die Tatsache, dass die meisten Python-Programmierer Ihnen nicht wirklich erklären könnten, wie ein CMOS-Gate in einem Transistor eines Intel-Prozessors funktioniert. Das ist der Punkt, an dem wir uns bewegen. Und das ist meiner Meinung nach das Interessante an der Sache: Der Sektor kann sich parallel entwickeln. Wir können also Anwendungen und neue Algorithmen entwickeln und in gewisser Weise darauf warten, dass die Hardware mit einigen dieser Ideen gleichzieht.

Der interessante Punkt ist jedoch, dass in der Zwischenzeit einige interessante Arbeiten durchgeführt werden können. Die Leute suchen nach rauschfreien Anwendungen. Einige der Schwächen des Quantencomputers können durch die Mischung von Anwendungen gemildert werden, die sagen: "Ich brauche keine perfekte Antwort, ich brauche nur eine bessere Antwort." Aus diesem Grund ist Optimierung derzeit ein solches Schlagwort im Bereich des Quantencomputers, denn ich muss nicht die optimale Lösung für einen Handelsreisenden haben, sondern nur eine Lösung, die vielleicht geringfügig besser ist als das, was ein klassisches Gegenstück zu einem bestimmten Zeitpunkt tun könnte. Auch hier geht es also um die Demonstration des Fortschritts und nicht um das Erreichen eines heiligen Grals; wir können uns jetzt zurücklehnen, denn die Quantenphysik wird alles tun, was wir uns erhofft haben. Es wird eine Reise sein, und es wird einige Zeit dauern, bis sich das alles entfaltet, aber die Anwendungen, die Algorithmen, die Hardware, die Software, all das entwickelt sich fast parallel. Und das halte ich für einen sehr vielversprechenden Aspekt dieser Entwicklung.

Yuval: Wenn Sie Unternehmen in Bezug auf Quantencomputing beraten, empfehlen Sie ihnen dann, mit der Cloud oder mit On-Premise zu beginnen? Und ist die Antwort für eine kommerzielle Organisation eine andere als für eine staatliche?

Bob: Das ist eine gute Frage, denn es ist im Moment wirklich schwierig, weil ich ein Fan davon bin, 1.000 Blumen blühen zu lassen. Der Gedanke, seine Software in eine Cloud zu stellen, sei es AWS oder Google oder Microsoft oder so. Wenn Sie einen sehr interessanten, aber etwas komplizierten Algorithmus haben, frage ich mich, wie Sie Ihr Produkt demonstrieren und differenzieren können, wenn Sie eine von 450 verschiedenen Quantum-Optionen auf, sagen wir, einem Cloud-Service-Anbieter sind? Es ist schwer, sich zu differenzieren; es ist schwer, sich abzuheben. Wenn ich also mit einem sehr kleinen Unternehmen spreche, vielleicht mit einer Handvoll Programmierer und so weiter, das eine interessante Idee hat, dann sollte man sie nicht einfach in die Cloud stellen, die eine niedrige Eintrittsbarriere hat. Man kann es dort anbieten, aber wenn es sich um einen interessanten Algorithmus handelt oder der Kunde ein gewisses Maß an Wissen benötigt, wie kann man sich dann abheben?

Es kann also ein Problem sein, es auf diese Weise zu tun. Die Konsolidierung des Sektors ist derzeit ein interessantes Thema. Wir beobachten, dass immer mehr Partnerschaften gebildet werden. So schließen sich Softwareunternehmen mit Hardwareunternehmen zusammen, um eine einheitliche Lösung anbieten zu können, ohne dass ein einziges Unternehmen ein Komplettpaket anbieten muss. Es ist schwierig, ein Full-Stack-System zu entwickeln. Man braucht eine Menge Ressourcen. IBM ist wahrscheinlich das erfolgreichste Full-Stack-Unternehmen, aber wenn man sich ihr F&E-Budget und ihre finanziellen und technischen Möglichkeiten ansieht, können sie diese Bemühungen unterstützen. Nicht viele Unternehmen verfügen über die Breite und Tiefe der Ressourcen, um dies zu tun. In gewissem Sinne geht es also eher darum, dass man sich darüber klar wird, wo man in den Sektor passt, und dass man alle Optionen prüft. Und entscheiden Sie sich nicht nur für eine.

Ich liebe die Tatsache, dass ich mich als Softwareunternehmen nicht fragen muss: "Möchte ich ein Rigetti-Softwareunternehmen sein? Möchte ich ein D-Wave-Unternehmen sein? Möchte ich ein Honeywell-Unternehmen sein?" Ich kann Code schreiben, der auf all dieser Hardware läuft. Beschränken Sie sich also noch nicht auf einen einzigen Thread, denn die Entscheidung ist noch nicht gefallen. Die Entscheidung über die Modalitäten, die Hardware, die Architektur und die Gewinner und Verlierer der Unternehmen steht noch aus. Seien Sie also flexibel, seien Sie breit aufgestellt und suchen Sie nach Möglichkeiten, wo sie sich ergeben.

Yuval: Und da wir uns dem Ende unseres heutigen Gesprächs nähern, was fehlt Ihrer Meinung nach außer größerer Hardware, wenn man von den 20, 30, 40 Qubits von heute zu den 1.000 Qubits von morgen übergeht? Wo muss Ihrer Meinung nach die größte Verbesserung stattfinden?

Bob: Für mich sind die beiden größten Verbesserungen, und ich werde hier ein wenig nerdig. Ich bin von Haus aus Elektroingenieur. Die beiden größten sind die Skalierbarkeit. Mir gefällt, dass man Qubits herstellen kann. Aber wenn man sich überlegt, wie ein traditionelles System heute gebaut wird, dann hat man nicht einen großen, hupenden Mikroprozessor, sondern 100.000 davon, die man zusammenschaltet. Man skaliert sie. Man skaliert, um diese Fähigkeit zu erhalten. Das Problem in der klassischen Welt ist, dass eine Million Prozessoren oder eine Million Kerne und 100.000 Prozessoren miteinander kommunizieren müssen, und das Netzwerk ist das, was die Leistung heutzutage begrenzt. Es ist nicht der Prozessor selbst. Es ist die Fähigkeit der Prozessoren, miteinander zu kommunizieren. Mir ist noch nicht klar, welche bestimmten Modalitäten und welche Architekturen besser skalieren. Ich glaube nicht, dass wir einen einzigen Chip mit einer Million Qubits erreichen werden. Wir werden wahrscheinlich 1.000-Qubit-Chips haben, von denen 1.000 miteinander kommunizieren. Das wird in meinen Augen die Architektur der Wahl sein.

Man muss sich also überlegen, welche Modalitäten nicht das beste einzelne Qubit bieten, sondern die Qubit-Modalität, die eine interessante Skalierung ermöglicht. Denn wenn man 1.000 Chips hat, die alle quantenbasiert sind, und man kann nicht effektiv im Quantenbereich kommunizieren und muss in die klassische Welt hinuntergehen, um die Kommunikation zu betreiben, dann ist es aus. Das ist ein besonderes Problem. Das andere Problem, das ich für wichtig halte, ist die E/A. Es ist schwierig, mit einem Quantencomputer zu kommunizieren, daher gibt es alle möglichen Instrumentierungs- und Kontrollprozesse, die alle aus der klassischen IT stammen, aber die Architektur muss das unterstützen.

Wie kann ich mit dem Quantenprozessor rechtzeitig kommunizieren? Geben Sie ihm viele Anweisungen, denn die wunderbare Dichotomie des Quantencomputers besteht darin, dass man ihn die meiste Zeit über nicht berühren möchte. Man will die Quantengüte erhalten. Sie wollen also nicht, dass die äußere Umgebung auf sie einwirkt, es sei denn, Sie wollen es. Wenn man hineingehen und Daten hineinschieben will, soll das mit Quantengüte geschehen, und dann will man die Daten wieder herausholen. Die Hälfte der Zeit oder einen gewissen Prozentsatz der Zeit möchte man es also in Ruhe lassen. Die andere Hälfte der Zeit möchte man sich mit ihm beschäftigen, um mit ihm zu kommunizieren.

E/A ist meiner Meinung nach ein weiteres ärgerliches Problem, denn im Moment braucht man sehr viele Steuerleitungen, um jedes Qubit zu kontrollieren. Ein typischer Transistor hat Milliarden von Transistoren, ein typischer Mikroprozessor, ein hochentwickelter. Milliarden von Transistoren, nicht Milliarden von E/A-Leitungen. Es wäre seltsam, einen Laptop zu haben, der das hat. Die Quantenwelt muss sich mit der Tatsache auseinandersetzen, dass man jetzt herausfinden muss, wie man komplexe Signale in ein Qubit oder einen Quantenprozessor bekommt, ohne dass die E/A-Fähigkeiten einen zu großen Overhead haben? Skalierbarkeit und E/A sind meiner Meinung nach die nächsten großen technischen Herausforderungen aus Sicht der Hardware.

Software-Perspektive, demonstrierte Anwendungsfälle. Ich warte darauf, dass die Leute kommen und sagen: "Wir haben dieses Jahr X Milliarden Dollar gespart, weil wir eine Optimierungsroutine für das Verladen von Fracht in ein Flugzeug gefunden haben, und jetzt können wir das effektiver in Echtzeit machen, und das hat uns gerade X Dollar an Flugverspätungen und Treibstoffkosten und so gespart." Es handelt sich um mehr nachgewiesene Anwendungsfälle, die jemand, z. B. ein Budgetdirektor, dem Vorstand vorlegen und sagen kann: "Sie wollen nichts über Quanten hören. Sie wollen wissen, dass ich Ihnen dieses Jahr 50 Millionen Dollar gespart habe." Und das ist von der Unternehmensseite her der nächste Schritt, der nächste Trend, den ich gerne öfters sehen würde.

Yuval: Ausgezeichnet. Bob, wie kann man mit Ihnen in Kontakt treten, um mehr über Ihre Arbeit zu erfahren?

Bob: Nun, Hyperion Research, wir haben eine Website, und wir sind ziemlich bekannt. Und mein Name ist Bob Sorensen, wenn Sie also bsorensen@hyperionres.com eingeben, finden Sie mich dort. Und das Interessante daran ist, dass ich, da es sich um ein so neues Thema handelt, die wunderbare Aufgabe habe, nicht nur Dinge zu tun, die den Lebensunterhalt sichern, sondern auch zu beraten, mit den Leuten zu sprechen und einfach Informationen zu sammeln. In vielen Fällen unterhalte ich mich also einfach nur mit den Leuten, um ihre Hoffnungen, Träume und Ängste zu erfahren, damit ich ein genaueres Bild davon zeichnen kann, wie sich der Sektor entwickelt.

Im Moment geht es also mehr um Gespräche als um den Verkauf von Hochglanzbroschüren und Dokumenten. Nehmen Sie also Kontakt auf, kontaktieren Sie mich. Ich habe eine Reihe von Decks. Ich bin gerne bereit, Fragen zu beantworten und Präsentationen zu halten, wenn es soweit ist. Aber abgesehen davon ist so etwas für mich einfach faszinierend, wenn es darum geht, die Botschaft zu verbreiten, und ich freue mich über die heutige Einladung. Und dass Sie mich tatsächlich über 20 Minuten lang reden ließen, zeigt, wie geduldig Sie sein können, Yuval.

Yuval: Nun, es war mir ein Vergnügen, Sie heute hier zu haben. Vielen Dank für Ihr Kommen.

Bob: Großartig. Sehr gut. Ich danke Ihnen.


Über "Der Podcast des Qubit-Typen"

Der Podcast wird von The Qubit Guy (Yuval Boger, unser Chief Marketing Officer) moderiert. In ihm diskutieren Vordenker der Quanteninformatik über geschäftliche und technische Fragen, die das Ökosystem der Quanteninformatik betreffen. Unsere Gäste geben interessante Einblicke in Quantencomputer-Software und -Algorithmen, Quantencomputer-Hardware, Schlüsselanwendungen für Quantencomputer, Marktstudien der Quantenindustrie und vieles mehr.

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