Podcast mit Jack Hidary, Sandbox bei Alphabet

Mein heutiger Gast ist Jack Hidary, Direktor für KI und Quantencomputer bei Sandbox von Alphabet. Jack und ich sprachen über die Hybridisierung des Quantencomputings, Abstraktionsebenen in Software, die Neuauflage seines Quantencomputer-Buches und vieles mehr.

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

Jack Hidary (Alphabet): Hallo, Yuval, schön, hier zu sein.

Yuval: Wer sind Sie, und was machen Sie?

Jack: Mein Name ist Jack Hidary, Autor von Quantum Computing und Applied Approach. Derzeit bin ich Direktor für KI und Quantum bei Sandbox at Alphabet. Sandbox at Alphabet ist eine Einheit von Alphabet, und wir konzentrieren uns auf Unternehmenslösungen an der Schnittstelle von Quantenphysik und KI.

Yuval: Lassen Sie uns über Ihr Buch sprechen. Ich glaube, es gibt eine zweite Auflage, die ziemlich kurz nach der ersten Auflage erscheint. Erzählen Sie mir, was in dem Buch steht, und warum brauchten wir so schnell eine zweite Auflage?

Jack: Nun, es ist wirklich interessant, die erste Ausgabe, warum ich überhaupt das erste Buch geschrieben habe, ich habe zusammen mit meinen Kollegen Quantencomputer und verwandte Themen gelehrt, sowohl innerhalb von Google als auch außerhalb. Wir haben Studenten an Universitäten und sogar an einigen High Schools ausgebildet, und auch innerhalb von Google haben wir unsere eigene interne Universität. Wir bieten zwar keine Abschlüsse an, aber wir haben interne Kurse zur beruflichen Weiterbildung. Und wir stellten fest, dass es damals kein Lehrbuch gab, das unseren Zwecken wirklich diente. Natürlich kennen wir alle Mike und Ike, ein wunderbares Lehrbuch, und wir verwenden Mike und Ike auch heute noch. Die letzte Ausgabe von Mike and Ike ist nun schon 18 Jahre her, und Mike and Ike enthält sehr viel theoretische Arbeit, aber wir brauchten etwas Praktischeres, etwas Praktischeres, und wir mussten auch erkennen, dass es inzwischen mehrere Frameworks für die Codierung dieser Quantencomputer gab, die quelloffen und leicht verfügbar waren.

Und mehr und mehr wurde mir klar, dass diese ersten Quantencomputer auf verschiedenen Clouds online gehen würden und dass Studenten sie ausprobieren wollten. Und so dachte ich, wenn ich ein Lehrbuch schreiben könnte, das die grundlegende Theorie, die man braucht, und den Rahmen, den man braucht, mit praktischen, praktischen Programmierbeispielen kombiniert, wie man sich tatsächlich die Hände schmutzig macht und für diese Art von anfänglichen Maschinen programmiert oder sie sogar nur auf einem Simulator laufen lässt, wäre das ein großer Vorteil sowohl für meine Studenten als auch für die Tausenden von Menschen, von denen ich sicher war, dass sie in diese Branche einsteigen wollten. Yuval, das war also der eigentliche Grund , warum ich dieses Buch geschrieben habe, und in den letzten zwei Jahren seit der Veröffentlichung der ersten Auflage hat sich auf diesem Gebiet viel getan.

Und das Wunderbare ist, dass ich so viele tolle Rückmeldungen und Anregungen von den Lesern bekommen habe. Viele Dozenten verwenden das Lehrbuch in ihren Kursen für Doktoranden, für Masterstudenten und sogar für fortgeschrittene Studenten. Wenn sie ihre Grundkurse in Physik hinter sich gebracht haben, können sie jetzt oft schon in ihrem ersten oder zweiten Studienjahr mit Quantencomputing beginnen. Es wird also wirklich an vielen, vielen großen Universitäten eingesetzt. Ich habe von ihnen gehört, ich habe von ihren Studenten gehört. Ich habe auch von vielen Unternehmen gehört, Yuval, die das Buch als Firmenschulung in ihrem eigenen Umfeld einsetzen, und so habe ich von den Lesern eine großartige Liste bekommen, was ich der zweiten Auflage hinzufügen sollte. Und so ist die zweite Auflage entstanden.

Yuval: Und ich nehme an, es geht nicht nur um Cirq, richtig? Spricht es auch über Qiskit, oder Q#, oder andere Frameworks?

Jack: Ja, das ist wirklich ein sehr guter Punkt. Von Anfang an, von der ersten Auflage an, und jetzt auch in der zweiten Auflage, wollte ich wirklich, dass dies ein Lehrbuch für alle ist. Und so deckt es alle wichtigen Plattformen ab, sowohl in Bezug auf die physikalischen Plattformen, richtig? Es gibt heute sieben verschiedene Möglichkeiten, einen Quantencomputer zu bauen, und das Buch ist unabhängig davon, welche Methode die beste ist. Es zeigt nur die zugrundeliegende Technologie auf und gibt dem Leser eine Menge Zitate und Literaturhinweise, wie man noch tiefer in die Materie eindringen kann, um diese verschiedenen Instanzen zu bauen, sei es ein photonischer Quantencomputer, ein supraleitendes Qubit, ein gefangenes Ion - es gibt so viele verschiedene Ideen, wie man einen Quantencomputer bauen kann, und das ist ein Teil dessen, was wir in den letzten zwei Jahren gesehen haben, ein Aufblühen der Vielfalt in Form von Firmen, die rechts und links aus dem Boden schießen, die aus Universitäten hervorgehen, alle Arten von wunderbaren Aktivitäten auf der Hardware-Instanzierungsseite.

Das Buch deckt Qiskit und Microsofts SDK ab, und es deckt Cirq und Rigetti ab, sowie alle wichtigen Frameworks, auf die die Leute da draußen stoßen werden, und hat beide Codebeispiele im Buch. Aber ich freue mich auch über die Entwicklung der GitHub-Seite für das Buch, die noch mehr Code enthält, den gesamten Code aus dem Buch, aber auch andere Beispiele. Dort halte ich auch den Code auf dem neuesten Stand und auch die Problemsätze, wenn sie in einer Kernumgebung verwendet werden.

Yuval: Wenn Sie heute über Quantencomputer nachdenken, haben wir eine begrenzte Anzahl von Qubits und begrenzte Möglichkeiten. Aber spulen wir mal vor und - sagen wir in zwei Jahren - wenn die Leute für die dritte Auflage Ihres Buches bereit sind, könnte es etwas geben, das sich mehreren hundert oder tausend Qubits nähert. Glauben Sie, dass die heutigen Software-Frameworks es wirklich ermöglichen, Code für eine Maschine mit tausend Qubits zu schreiben?

Jack: Ich denke, die Software-Rahmenwerke sind sehr flexibel und nehmen die Skalierung von Quantencomputern vorweg. Ich denke, was wir brauchen, ist mehr Abstraktion, wie wir sie beim klassischen Rechnen sehen. Erinnern wir uns an die klassische Datenverarbeitung in den fünfziger und sechziger Jahren, als man wirklich wissen musste, für welche Hardware-Implementierung man schrieb, und dann, im Laufe der folgenden 20 Jahre, ging die Industrie wirklich zur Abstraktion über. Und zwar bis zu dem Punkt, an dem man Code schreiben und ihn auf einer ganzen Reihe von Hardware, Implementierungen und Chips ausführen konnte. Das haben wir in der klassischen Welt erreicht, wo ich heute natürlich Python- oder Java-Code schreiben und ihn auf einer ganzen Reihe von Chipsätzen ausführen kann, aber im Herzen, in der Quantenwelt, müssen wir immer noch bis zu einem gewissen Grad wissen, für welche Hardware-Implementierung wir schreiben und auf welcher sie laufen wird.

Es gibt immer noch Eigenheiten, derer wir uns bewusst sein müssen. Ich denke, dass wir in den nächsten fünf, zehn Jahren große Fortschritte in Richtung Abstraktion machen werden, so wie wir es in der klassischen Welt getan haben, und ich denke, dass es für den Einzelnen möglich sein wird, weniger zu wissen, weniger über die Hardware zu wissen, für die er schreibt und auf der sie läuft. Die meisten Programmierer in der klassischen Welt wissen heute nicht viel über die Interna eines AMD- oder Intel- oder Nvidia-Chips. Ich denke, dass es viele Unternehmen geben wird, und Classiq ist eines davon, die den Entwicklern dabei helfen, ihr Ziel zu erreichen. Ihr Ziel ist es, einen großartigen Quantenschaltkreis zu schreiben, der ihre Aufgabe erfüllt, und nicht unbedingt alle zugrunde liegenden Details der Hardware zu kennen.

Um noch einmal auf die zweite Auflage zurückzukommen und sie damit zu verknüpfen: Ich habe der zweiten Auflage mehrere neue Abschnitte hinzugefügt, die in der ersten Auflage nicht enthalten waren. In der zweiten Auflage habe ich auch all diese Software-Frameworks erweitert und mit mehr Details und Beispielen versehen, aber auch einen neuen Abschnitt über Quantenfehlerkorrektur aufgenommen, als Beispiel, weil ich denke, dass das Ihr Punkt ist, dass die Quantencomputer immer besser werden und die Anzahl der Qubits, wir werden hoffentlich anfangen, bei der Quantenfehlerkorrektur besser zu werden, in Bezug darauf, dass wir tatsächlich in der Lage sind, voll tolerante Qubits zu realisieren. Wir werden in den nächsten Jahren noch nicht viele dieser volltoleranten Qubits haben, aber in den nächsten fünf bis zehn Jahren werden wir, denke ich, wirklich bedeutende Fortschritte in Richtung volltoleranter, fehlerkorrigierter Computer sehen.

Das ist also ein neuer Abschnitt in dieser Ausgabe, der in der ersten Ausgabe nicht wirklich ausgearbeitet wurde. Ich verbringe auch viel mehr Zeit mit dem aktualisierten maschinellen Lernen mit Quanten. In diesem Fall gebe ich ein Beispiel von TensorFlow Quantum, aber auch auf der Website gibt es andere Beispiele von PennyLane, von anderen Frameworks, und ich denke, dass Quanten-Maschinenlernen spannender wird, wenn die Quantencomputer größere Entwicklungsstufen erreichen, weil wir dann wirklich über hybridisiertes Computing nachdenken können. Wir können über Cloud Computing in einer hybridisierten Art und Weise nachdenken, bei der ich meine CPU, meine GPU oder TPU und dann meine QPU habe, und diese hybridisierte Umgebung ist ein wirklich leistungsfähiges Paradigma für das Computing, von dem ich denke, dass es in den nächsten fünf bis zehn Jahren eine großartige Ressource für Entwickler und für Unternehmen sein wird.

Yuval: Lassen Sie uns ein wenig tiefer in das Quantencomputing in der Cloud eintauchen, denn ich denke, dass es zwei Ansätze gibt. Der eine besteht darin, Kapazitäten bereitzustellen und zu sagen: "Okay, ich bin ein Cloud-Anbieter, und hier ist ein Quantencomputer, und Sie können einen Auftrag einreichen, und Sie können ein Ergebnis erhalten und so weiter. Der andere Ansatz ist, zu sagen: "Hier ist eine API", so wie es eine Maps-API oder eine Alexa-Spracherkennungs-API gibt. Könnte es eine "Optimierung als Service" geben, die eine Quanten-API nutzt, bei der mir die zugrundeliegende Hardware egal ist, ich aber die Optimierung auf dem Quantencomputer durchführe? Wie sehen Sie die Entwicklung auf der Kapazitäts- oder auf der API-Seite?

Jack: Ich meine, Yuval, ich würde mir wirklich noch mehr Abstraktion wünschen, oder? Ich suche also nach einem Tag für das, was ich intelligenten Code nenne, d.h. Code, der automatisch die verschiedenen Teile seiner eigenen Codebasis erkennt und erkennt, auf welcher Art von Prozessor dieser bestimmte Teil der Codebasis laufen sollte. Im Moment müssen wir also ein Unterprogramm auf einem Quantencomputer ausführen, und wenn ich zum Beispiel den Shor-Algorithmus ausführe, dann läuft ein Großteil davon auf einem klassischen Computer. Und dann gibt es eine Subroutine, die ich auf dem Quantencomputer ausführen würde, und dann würde ich die klassischen Informationen wieder an den klassischen Computer zurückgeben, aber es wäre schön, wenn der Code selbst erkennen würde, auf welcher Art von Prozessor er optimal läuft, sei es CPU oder GPU oder QPU.

Ich denke also, dass wir auf immer mehr Abstraktionsebenen stoßen werden, und auch auf Abstraktion in Bezug auf die Art des Quantencomputers, auf dem ich vielleicht laufen möchte, genau wie auf die Art des klassischen Prozessors, auf dem ich vielleicht laufen möchte. Ich denke also, dass die Cloudifizierung des Quantencomputers sozusagen eine sehr gesunde Sache ist. Die Tatsache, dass Quantencomputer aus der Cloud stammen, also in der Cloud geboren wurden, ist ein großer Vorteil für diesen großen Trend im Computing. Frühere Computing-Zyklen der letzten 60, 70 Jahre begannen offensichtlich nicht in der Cloud, und so mussten die Menschen diese großen Maschinen kaufen, diese großen Maschinen installieren, sich um diese großen Maschinen kümmern und sie füttern", und sie hatten wirklich eine Menge Aufwand, um damit umzugehen. Und natürlich war es in dem Moment, in dem es geliefert wurde, veraltet.

Bei der Cloud hingegen bin ich wirklich gespannt darauf, dass die verschiedenen Cloud-Anbieter dies so bereitwillig übernehmen, denn ich denke, dass dies nicht nur die Akzeptanz fördern würde, sondern auch die Innovationszyklen beschleunigen könnte, weil wir nicht warten müssen, bis die "installierte Basis" ihre gesamte Hardware aufrüsten muss. Durch die Nutzung der Cloud können die Nutzer jede Minute Zugang zu immer besserer Technologie erhalten, und sei es, dass Clouds ihre eigene Technologie hosten, aber jetzt sehen wir auch, dass viele Cloud-Anbieter die Technologie anderer hosten.

Und ich denke, das ist ein spannendes Ökosystem, das wir vor zwei, drei Jahren noch nicht gesehen haben. Damals hat IBM natürlich seine eigenen Quantencomputer gehostet, aber jetzt sehen wir Cloud-Anbieter, die mehrere Quantencomputer von verschiedenen Anbietern hosten, und ich denke, es wird noch spannender werden, da es mehr Unternehmen gibt, die in diesem Bereich skalieren. Ich glaube also wirklich, dass die Tatsache, dass sie in der Cloud betrieben werden, einen großen Anteil daran hat, dass das Quantencomputing in naher Zukunft angenommen wird.

Yuval: Als Sie Ihr Buch beschrieben, erwähnten Sie, dass eine der Motivationen darin besteht, Menschen auszubilden. Und offensichtlich gibt es einen großen Mangel an Leuten, die sich mit Quanten auskennen, die Quantenschaltungen erstellen können. Plötzlich gibt es immer mehr Unternehmen, die Mitarbeiter für diesen Bereich einstellen. Sehen Sie die Abstraktion auch als Lösung für dieses Problem? Denn wenn der Code abstrakter ist, muss ich die Quantenphysik nicht verstehen, ich muss nicht wissen, welches Gate was ist, so wie ich auch keine Assembler-Sprache verstehen muss, wenn ich JavaScript schreibe.

Jack: Ja, Gott sei Dank. Also noch einmal zurück in die fünfziger Jahre. Damals mussten die Leute Assembler und sogar Maschinencode beherrschen. Aber ja, ich stimme Ihnen zu. Der Mangel ist bereits groß, das Ungleichgewicht zwischen Angebot und Nachfrage bei Quanteningenieuren und Quantenforschern. Und es wird jeden Tag schlimmer und schlimmer, denn wunderbare Unternehmen werden von VCs und anderen finanziert und sie stellen ein, und Kapital ist nicht das Problem. Kapital ist nicht das Problem. Unternehmen mit glaubwürdigen Teams und unglaublichen Plänen erhalten Geld, und es ist wunderbar zu sehen, wie institutionelle Investoren, VCs und Regierungen in diese neu entstehenden Unternehmen investieren. Das ist wirklich ein sehr starker Trend, den ich gerade in den letzten zwei Jahren seit der ersten Ausgabe beobachten konnte. Das Problem, wenn ich mit Gründern spreche, ist, dass mich viele Gründer von Quantenunternehmen anrufen, und das Hauptproblem, das ich höre, ist: "Ich bekomme keine Talente. Woher soll ich die Talente nehmen?"

Deshalb habe ich persönlich versucht, so vielen Universitäten wie möglich dabei zu helfen, ihre Programme aufzustocken und die Quanteninformationswissenschaften, QIS, zu verdoppeln, aber, um auf Ihren Punkt zurückzukommen, wir müssen jetzt expandieren, und wir können über die Fachbereiche Physik und Elektrotechnik hinaus expandieren. Wenn wir an die Informatik denken und uns einen Programmierer vorstellen, der vielleicht schon fünf bis zehn Jahre in der Industrie arbeitet, entweder in einem der großen Technologieunternehmen oder vielleicht in einem Start-up, dann könnte er jetzt wirklich anfangen, an der Quantenrevolution teilzunehmen, denn viele Unternehmen machen es immer einfacher, mitzumachen. Und ich glaube, dass wir weiterhin sehr starke Bildungsinstrumente brauchen. Das ist auch die Motivation für mich, weiterhin in dieses Buch zu investieren und Zeit darin zu investieren, sowohl im physischen Format als auch online auf der Website, denn wir brauchen wirklich Auffahrten zu diesem Highway.

Und für die meisten Menschen ist der Einstieg in die Quanteninformatik sehr einschüchternd. Selbst für erfahrene Programmierer im klassischen Bereich ist es ein wenig einschüchternd, sich plötzlich damit zu beschäftigen. Und der Python-Code selbst ist sehr einfach. Es geht nicht so sehr um den Code. Es geht um das ganze Gerüst, das man verstehen muss: Was machen wir da? Was genau ist ein Qubit? Und die Leute sind übrigens neugierig, auch wenn sie immer weniger wissen müssen, was genau die physikalische Form eines Qubits ist, sie sind neugierig darauf, und deshalb habe ich dieses Kapitel aufgenommen, Yuval, weil meine Studenten immer wieder fragten: "Okay, ich verstehe die Abstraktion eines Qubits, und man kann mehrere Qubits haben, und jetzt können wir Superposition haben, wir können sie in den Zustand der Superposition versetzen. Wir können zwei Qubits miteinander verschränken, aber was ist ein Qubit? Wie kann man es physikalisch herstellen?"

Die Menschen sind neugierig. Ich denke, es stimmt, dass sie nicht alle Innereien dieser Quantencomputer kennen müssen, aber ich glaube, dass die meisten Programmierer, die ich ausbilde, immer noch sehr neugierig darauf sind, wie man sie baut. Ich denke also, dass ein gewisses Maß an Wissen darüber hilfreich ist, aber ich glaube, dass wir uns mehr und mehr auf eine breitere Basis stellen müssen, wenn es darum geht, wen wir in diesem Bereich ausbilden, und ich denke, dass die Programmierergemeinde bisher wirklich von dieser Revolution ausgeschlossen wurde. Ich hoffe wirklich, dass wir sie in diese Revolution einbeziehen können.

Zum Thema Diversität möchte ich noch anmerken, dass wir wissen, dass die Physik ein großes Problem in Bezug auf mangelnde Diversität hat, ebenso wie die CS. Die CS macht jetzt einige Fortschritte, aber die Physik hat sicherlich eine Herausforderung, und deshalb denke ich, dass es sehr wichtig ist, dies im Auge zu behalten, wenn wir diese Industrie aufbauen, wenn wir dieses Ökosystem aufbauen. Ich habe mit einer Reihe von Universitäten zusammengearbeitet, die über eine sehr starke und vielfältige Studentenschaft verfügen, und ich hoffe wirklich, dass wir beim Aufbau dieses Ökosystems eine sehr vielfältige Stammzellenpipeline in diesem Bereich haben können.

Yuval: Sie stehen in Kontakt mit vielen Unternehmen und wahrscheinlich vielen Branchen. Wo wird Quantum Ihrer Meinung nach zuerst in Produktion gehen? Welche Art von Industrien, welche Art von Anwendungen würden Ihrer Meinung nach zuerst in die Produktion gehen, jenseits von Proof of Concepts?

Jack: Nun, das ist eine gute Frage. Und lassen Sie uns über Quantencomputer sprechen, aber dann, Yuval, schlage ich vor, dass wir uns auch anderen Quantentechnologien zuwenden. Wenn die Leute heutzutage an Quanten denken oder online, auf einer Website oder in einem Zeitungsartikel darüber lesen, steht oft das Quantencomputing im Mittelpunkt, aber es stellt sich heraus, dass es viele andere Teile der Quantentechnologie gibt als nur den Bau und die Nutzung von Quantencomputern. Und ich finde, dass man sich nicht genug auf die anderen Bereiche der Quantentechnologie konzentriert, aber ausgehend vom Quantencomputing gibt es meiner Meinung nach mehrere erste Anwendungen. Im Moment befinden sich die Quantencomputer natürlich noch in einem sehr frühen Stadium. Im Moment haben wir noch nicht genug Qubits, um ein fehlerkorrigiertes Qubit, ein logisches Qubit, zu erzeugen. Wie viele der Hörer dieses Podcasts vielleicht wissen, sprechen wir von physikalischen Qubits, und dann verwenden wir vielleicht tausend physikalische Qubits, um ein logisches Qubit in einem typischen Fehlerkorrekturschema darzustellen. Die Tatsache, dass wir nicht tausend physikalische Qubits in einer Maschine erreicht haben, bedeutet also, dass wir nicht ein logisches Qubit erreicht haben.

Ich denke, dass die Industrie auf dem Weg dorthin gute Fortschritte macht, und ich bin sehr ermutigt, dass es eine Vielfalt von Unternehmen gibt, die verschiedene Wege zum fehlerbereinigten Quantencomputing gehen. Aber wenn wir die gegenwärtige NISQ-Ära hinter uns lassen, die verrauschte Quanten-Ära im Zwischenmaßstab, in der wir uns gerade befinden - das ist der von John Preskill geprägte Begriff -, dann werden wir meiner Meinung nach die nächste Stufe des Computing erreichen, auf der wir nicht nur zusätzliche Qubits, sondern auch qualitativ hochwertige Qubits haben werden, richtig? Ich hoffe, dass die Zuhörer nicht nur die Anzahl der Qubits im Hinterkopf behalten, ich weiß, dass dieses Pferderennen sehr aufregend ist, aber es geht auch um die Qualität dieser Qubits, die Genauigkeit und die Fähigkeit, zu logischen Qubits zu gelangen.

Wenn das geschieht, wird es eine Reihe interessanter Dinge zu tun geben. Natürlich kommt mir die Quantenchemie in den Sinn. Es gibt viele Anwendungen der Quantenchemie, die wir alle gerne auf skalierten Quantencomputern laufen lassen würden, und es gäbe Anwendungen in der Pharmaindustrie. Derzeit dauert es in den Vereinigten Staaten immer noch etwa 13 Jahre, um vom Molekül zum Medikament, vom Wirkstoff zur Klinik zu gelangen, also etwa anderthalb bis zwei Milliarden Dollar, um von einem Molekül zu einem tatsächlich von der FDA zugelassenen Medikament zu gelangen, und das ist einfach zu lang. Wenn wir in Zukunft Quantencomputer in größerem Maßstab einsetzen können, um diese Zeit zu verkürzen, um die Arbeit in silico zu erledigen, die wir heute am Prüfstand machen müssen, hätte das enorme Auswirkungen auf die Welt, und das Gleiche gilt für die chemische Industrie, für die Dows, DuPonts, BASF und andere.

Yuval, in der chemischen Industrie gibt es derzeit einen großen Trend hin zu einer umweltfreundlicheren Chemie. Mit "grüner" meine ich "weniger giftig", und so experimentieren viele Unternehmen mit neuen Arten von Einsatzstoffen. Statt mit Erdöl kann man Kunststoffe mit biologischen Inhaltsstoffen versorgen, um sicherzustellen, dass sie nach einer gewissen Zeit biologisch abgebaut werden und es nicht zu der Katastrophe kommt, die wir derzeit in den Ozeanen und den Wasserstraßen der Welt haben. Denken Sie auch an die Materialwissenschaft, denken Sie an die Batterien, denken Sie daran, dass jedes mir bekannte Automobilunternehmen jetzt öffentlich einen sehr klaren Fahrplan für die nächsten 15, 20 Jahre angekündigt hat, um die vollständige oder teilweise Elektrifizierung zu erreichen. Das bedeutet sehr viel mehr Batterien in Fahrzeugen, und die heutige Batteriechemie ist einfach nicht so gut für diese Art von Maßstabsvergrößerung geeignet, wie sie sein könnte, also müssen wir das wirklich überdenken.

Es gibt also eine Vielzahl von Anwendungen in diesen Bereichen, an die wir denken können. Es gibt auch verschiedene Anwendungen außerhalb der Molekularchemie. Wir können über Optimierungswerkzeuge für das Finanzwesen und für die Risikoanalyse nachdenken. Ich denke, es gibt derzeit eine Menge spannender theoretischer Arbeiten darüber, wie Quantencomputer Finanzdienstleistungen beeinflussen können. Ich denke, das sind einige der ersten Bereiche, an die ich denke, und ich glaube, dass die Menschen angesichts der enormen Ressourcen, die in die Skalierung von Quantencomputern gesteckt werden, optimistisch sind, dass wir schon bald mehr fehlerkorrigierte Qubits sehen werden. Das ist es also, was ich zum Thema Quantencomputer sagen würde. Wenn wir uns nun, Yuval, den anderen Bereichen der Quantentechnologie außerhalb des Quantencomputers zuwenden können, gibt es meiner Meinung nach auch einige sehr spannende Bereiche.

Denken Sie an die Quantensensorik. Quantensensorik ist gewissermaßen die Kehrseite des Quantencomputers. Warum ist es so schwierig, mehr Qubits in einem Quantencomputer zu haben? Warum gibt es jedes Mal eine "Touchdown-Zone-Party", wenn man 20 weitere Qubits zu seiner Maschine hinzufügt? Der Grund ist, dass sie sehr zerbrechlich sind, richtig? Es ist sehr einfach, ein Qubit zum Zerfallen zu bringen, wenn es von einem Magnetfeld oder anderen äußeren Reizen beeinflusst wird. Aber genau das ist der Grund, warum Quantensensoren wirklich spannend sind, und Quantensensoren sind nicht neu. In der akademischen Welt gibt es sie schon seit Jahrzehnten. Der Squid ist ein Quantensensor, der schon viele Jahrzehnte auf dem Buckel hat, aber er hatte mehrere Probleme und Schwierigkeiten, weil er supraleitend ist und deshalb tiefgekühlt sein muss. Und da er kryogen ist, ist man natürlich in Bezug auf die Art der Formfaktoren und Implementierungsideen eingeschränkt. In den letzten 20 Jahren sind jedoch neuere Quantensensoren aufgetaucht, die bei Raumtemperatur oder in der Nähe von Raumtemperatur arbeiten und einige der Probleme, die Squids haben, nicht haben.

Ich glaube also, dass die Ära der Quantensensorik vor uns liegt, und ich denke, dass dies eine sehr spannende Ära für uns sein wird. Und in gewisser Weise werden wir im Gegensatz zum Quantencomputing in naher Zukunft mehr umsetzen können, denn man braucht nur eine Handvoll Qubits, um mit Quantensensoren wirklich loszulegen. Man braucht keine riesige kritische Masse, denn hier ist die Situation genau umgekehrt: Man will, dass die Welt Reize hat, die auf diesen Sensor einwirken. Ich denke, das ist ein sehr spannender Bereich.

Ich denke, dass es auch im Bereich der Cybersicherheit eine Menge aufregender Arbeit geben wird, wenn wir beginnen, Quantencomputer zu entwickeln, und wir an den Punkt gelangen, an dem unsere Cybersicherheitsarchitekturen im Hinblick auf die derzeitigen Implementierungen und Protokolle überdacht werden müssen. In diesem Bereich gibt es bereits viele Innovationen und wird es auch weiterhin geben. Und noch einmal: Ich denke, ich würde mir wünschen, dass die Menschen - und damit schließt sich der Kreis zu den Quantencomputern - auch ein hybrides Paradigma und einen hybriden Blick auf die Zukunft sehen. Ich hoffe, dass immer mehr Menschen, die sich der Quantenrevolution anschließen, die Quantencomputer als Teil einer größeren Landschaft sehen, in der auch die klassischen Computer, die GPUs und die TPUs in ihrem Anwendungsbereich einen enormen Aufschwung erleben.

Yuval: Meine vorletzte Frage lautet also: Lassen Sie mich Ihnen einen Zauberstab in die Hand geben, und sagen wir, Sie können kontrollieren, was Classiq und die Hardware- und Software-Anbieter in der Quantenindustrie in den nächsten 18 Monaten tun. Worauf sollten wir uns Ihrer Meinung nach konzentrieren?

Jack: Nun, auf der Hardwareseite würde ich mich auf einige Dinge konzentrieren. Erstens, um das Thema Bildung aufzugreifen: Ich denke, ein Bereich, in dem jedes Unternehmen die Möglichkeit hat, und wenn ich so sagen darf, die Verantwortung hat, daran zu arbeiten, ist die Bildung. Ich denke, selbst ein kleines Unternehmen, das gerade 10 bis 20 Millionen Dollar aufgebracht hat, hat nicht viele Ressourcen, aber es gibt immer etwas, das man mit einer lokalen Universität tun kann, um mehr Menschen in diesen Bereich zu bringen und eine größere Bevölkerungsvielfalt in diesen Bereich zu bringen. Für die Zuhörer da draußen, die in Quantenunternehmen oder auch in klassischen Unternehmen tätig sind, möchte ich sagen, dass dies etwas ist, bei dem wir alle mitmachen können. Und ich begrüße es, wenn Sie mich über die GitHub-Seite für das Buch erreichen, meine E-Mail ist dort zu finden, oder andere Möglichkeiten, mich über diesen Podcast zu erreichen, über Yuval.

Und ich möchte weiterhin mit anderen zusammenarbeiten, um zu sehen, wie wir die Bildungsaspekte erweitern können. Ich denke, dass es nicht ausreichen würde, sich nur auf traditionelle Programme an Universitäten zu beschränken. Wir müssen wirklich ausbauen, indem wir Unternehmen dazu bringen, Schulungen in ihren Unternehmen durchzuführen, aber auch Schulungen für die Menschen in ihrem Umfeld anzubieten, und wir müssen das wirklich alle verdoppeln. Ich hoffe, dass sich sowohl die traditionellen Unternehmen als auch die Quantenunternehmen an dieser Aufgabe beteiligen werden. Und das ist etwas, an dem wir alle teilnehmen und zusammenarbeiten können, da gibt es viel Raum für Zusammenarbeit.

Die zweite Sache ist, dass ich hoffe, dass wir für die Cloud-Firmen da draußen, ich denke, die Cloud-Firmen haben bereits einen großartigen Start hingelegt, sie stellen mehr und mehr Tools zur Verfügung, sie bieten Erklärungen auf ihren Websites, sie bieten eine Art Sandkastenbereiche auf ihren Websites, um mit den Maschinen herumzuspielen. Und das finde ich wirklich gut. Ich hoffe, dass sie weiterhin eine kostenlose Option für Akademiker und Studenten anbieten werden, und zwar nicht nur für traditionelle Studenten, die in einem Studiengang eingeschrieben sind, sondern auch für nicht-traditionelle Studenten, oder? Jemand ist vielleicht 35 Jahre alt, vielleicht 40 Jahre alt, egal wie alt er ist. Sie sind jetzt Studenten in diesem neuen Bereich und können diese Technologien für die Quantencomputer- und Cloud-Unternehmen kostengünstig oder kostenlos ausprobieren.

Drittens: Abstraktion. Lassen Sie uns weiter in Richtung Abstraktion gehen, eine kombinierte, hybridisierte Abstraktion, so dass wir Abstraktion für unseren Code haben können, sowohl für die klassischen Prozesse, für die wir schreiben, als auch für die Quantenprozesse, für die wir schreiben.

Außerdem hoffe ich, dass wir eines Tages verteiltes Quantencomputing, DQC, sehen werden. Ich denke, das ist ein spannender Teil der Zukunft. Es wird noch einige Jahre dauern, bis DQC in großem Maßstab realisiert werden kann, aber wir kennen den Wert des verteilten Rechnens in der klassischen Welt, und ich glaube fest daran, dass eine DQC-Zukunft eine aufregende Zukunft ist, in der wir über quantenkohärente Netzwerke verschiedene Quantengeräte miteinander verbinden können. Dabei kann es sich um Computer oder Sensoren handeln, aber ein quantenkohärentes Netzwerk, das diese verschiedenen Quantengeräte auf der ganzen Welt miteinander verbindet.

Natürlich müssen wir zu quantenkohärenten Verbindungen gelangen, um einige der heute in Betracht gezogenen Architekturen skalieren zu können. Viele der uns bekannten Quantencomputerfirmen wollen quantenkohärente Verbindungen in ihren eigenen Labors einsetzen, um Blöcke von Qubits zu verbinden, damit sie ihre eigene Architektur skalieren können. Ich glaube also, dass es hier eine Menge Aufregung gibt, und ich hoffe, dass wir als Industrie wirklich an einer Zukunft mit einem quantenkohärenten Netzwerk arbeiten können. Das CalTech leistet hier großartige Arbeit, ebenso das MIT und eine Reihe von Universitäten in Europa. Es gibt einige anfängliche Initiativen an diesen Universitäten, die von den verschiedenen Regierungen finanziert werden, aber ich denke, dass DQC mit der Zeit ein großartiger, wunderbarer Teil unserer Computerzukunft sein wird.

Yuval: Ausgezeichnet. Das klingt nach einer Menge Arbeit für 18 Monate, aber wir werden unser Bestes tun. Jack, wie kann man am besten mit Ihnen in Kontakt treten und mehr über Ihre Arbeit erfahren?

Jack: Sicher. Die Website, wenn die Leute einfach auf ihre Lieblingssuchmaschine gehen, sei es Google, sei es in sonst könnten sie einfach GitHub eingeben, und meinen Nachnamen Hidary, und Quantum, und Sie werden den vollständigen GitHub-Link finden. Und ich heiße Sie auf meiner Website willkommen, und meine E-Mail ist dort zu finden, und bitte schicken Sie mir eine E-Mail. Es ist einfach jack@hidary.com. Dort finden Sie auch die Aufgabenstellungen für das Buch. Wir stellen die Lösungen nicht auf der Website zur Verfügung, weil die Fakultät uns gebeten hat, diese zurückzuhalten. Aber Lehrkräfte, die uns erreichen, können das Lösungsbuch bekommen, aber auch nicht-traditionelle Lehrkräfte. Auch hier haben sich viele Leute an uns gewandt, Yuval, und sagten: "Hey, ich unterrichte einen informellen Kurs in meinem Unternehmen und würde gerne als Dozent betrachtet werden". Und das machen wir natürlich. Man muss also nicht Teil einer formalen Universität sein, um das zu tun. Und ich hoffe, dass das nicht-traditionelle Lernen, das kontinuierliche Lernen für Erwachsene einen großen Anteil daran haben wird, wie die Menschen dieses Lehrbuch nutzen.

Yuval: Das ist großartig, Jack, vielen Dank, dass Sie heute bei mir sind.

Jack: Danke, Yuval. Schön, bei Ihnen zu sein.

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