Google e la NASA lanciano Quantum Computing AI Lab

L'informatica quantistica ha compiuto oggi un enorme balzo in avanti sulla scena mondiale quando la NASA e Google, in collaborazione con un consorzio di università, hanno lanciato un'iniziativa per indagare su come la tecnologia potrebbe portare a scoperte nell'intelligenza artificiale.

Quanto salto: Il chip il cuore di uno dei computer di D-Wave.

Il nuovo laboratorio di intelligenza artificiale quantistica impiegherà quello che potrebbe essere il computer quantistico più avanzato disponibile in commercio, il D-Wave Due , che un recente studio ha confermato essere molto più veloce delle macchine convenzionali nel risolvere problemi specifici (vedi Quantum Computer di D-Wave va alle gare, vince). La macchina sarà installata presso l'Advanced Supercomputing Facility della NASA presso l'Ames Research Center nella Silicon Valley e dovrebbe essere disponibile per la ricerca governativa, industriale e universitaria entro la fine dell'anno.

Google crede che l'informatica quantistica potrebbe aiutarla a migliorare la sua ricerca sul Web e la tecnologia di riconoscimento vocale. I ricercatori universitari potrebbero usarlo per ideare modelli migliori di malattie e clima, tra molte altre possibilità. Come per la NASA , i computer svolgono un ruolo molto più importante all'interno delle missioni della NASA di quanto la maggior parte delle persone creda, afferma l'esperto di informatica quantistica Colin Williams, direttore dello sviluppo aziendale e delle partnership strategiche presso D-Wave. Gli esempi odierni includono l'uso di supercomputer per modellare il tempo spaziale, simulare le atmosfere planetarie, esplorare la magnetoidrodinamica, imitare le collisioni galattiche, simulare veicoli ipersonici e analizzare grandi quantità di dati di missione.

I computer quantistici sfruttano le bizzarre proprietà quantomeccaniche degli atomi e di altri elementi costitutivi del cosmo. Alla sua scala molto più piccola, l'universo diventa un luogo sfocato e surreale: gli oggetti possono apparentemente esistere in più di un luogo contemporaneamente o ruotare contemporaneamente in direzioni opposte.

Mantieni la calma: Questo sistema raffredda parti del computer di D-Wave a 20 millikelvin.

Mentre i normali computer simbolizzano i dati in bit, uno sabbia 0 s espresso accendendo o spegnendo minuscoli transistor simili a interruttori, i computer quantistici utilizzano bit quantistici, o qubit, che possono essere essenzialmente sia accesi che spenti, consentendo loro di eseguire due o più calcoli contemporaneamente. In linea di principio, i computer quantistici potrebbero rivelarsi straordinariamente molto più veloci dei normali computer per determinati problemi perché possono eseguire tutte le possibili combinazioni contemporaneamente. In effetti, un computer quantistico con 300 qubit potrebbe eseguire più calcoli in un istante di quanti siano gli atomi nell'universo.

D-Wave , che si autodefinisce la prima azienda commerciale di computer quantistici , ha sostenitori che includono il fondatore di Amazon.com Jeff Bezos e il braccio di investimento della CIA In-Q-Tel (vedi La CIA e Jeff Bezos Bet on Quantum Computing). Ha venduto il suo primo sistema di calcolo quantistico, il D-Wave One a 128 qubit, all'appaltatore militare Lockheed Martin nel 2011 . All'inizio di quest'anno ha aggiornato quella macchina a un D-Wave Two da 512 qubit, presumibilmente per circa $ 15 milioni, che potrebbe essere all'incirca quanto il nuovo Quantum Artificial Intelligence Lab ha pagato per il suo dispositivo.

La collaborazione tra NASA, Google e l'Universities Space Research Association ( USRA ) mira a utilizzare il suo computer per far progredire l'apprendimento automatico, una branca dell'intelligenza artificiale dedicata allo sviluppo di computer che possono migliorare con l'esperienza. L'apprendimento automatico è una questione di ottimizzazione del comportamento che potrebbe essere più facile per i computer quantistici rispetto alle macchine convenzionali.

Ad esempio, immagina di cercare il punto più basso su una superficie coperta di colline e valli. Un computer classico potrebbe partire da un punto casuale della superficie e cercare un punto più basso da esplorare finché non sarà più in grado di camminare in discesa. Questo approccio può spesso rimanere bloccato in un minimo locale, una valle che in realtà non è il punto più basso della superficie. D'altra parte, l'informatica quantistica potrebbe rendere possibile il tunneling attraverso una cresta per vedere se c'è una valle più bassa al di là di essa.

Mi sembra una vittoria per tutti: Google, NASA e USRA portano sul campo competenze uniche e un interesse per nuove applicazioni, afferma Seth Lloyd , un ingegnere quanto-meccanico al MIT. A mio parere, l'attenzione al factoring e alla decrittazione del codice per i computer quantistici ha enfatizzato eccessivamente la ricerca per la costruzione di un computer quantistico su larga scala, disprezzando altre applicazioni potenzialmente più utili e ugualmente interessanti. L'apprendimento automatico quantistico è un esempio di un'applicazione su scala ridotta dell'informatica quantistica.

Nel corso degli anni, molti critici si sono chiesti se le macchine di D-Wave siano effettivamente computer quantistici e se siano più potenti delle macchine convenzionali. L'approccio standard verso il funzionamento dei computer quantistici, chiamato modello gate, prevede la disposizione dei qubit nei circuiti e la loro interazione tra loro in una sequenza fissa. Al contrario, D-Wave inizia con un insieme di qubit non interagenti, una raccolta di circuiti di supercalcolo mantenuti al loro stato energetico più basso, chiamato stato fondamentale, e poi lentamente, o adiabaticamente, trasforma questo sistema in un insieme di qubit le cui interazioni a il suo stato fondamentale rappresenta la risposta corretta per il problema specifico che i ricercatori lo hanno programmato per risolvere.

Molti scienziati si sono chiesti se l'approccio utilizzato da D-Wave fosse vulnerabile ai disturbi che potrebbero impedire ai qubit di funzionare correttamente. Ma ricercatori indipendenti hanno recentemente scoperto che i computer di D-Wave possono effettivamente risolvere determinati problemi fino a 3.600 volte più velocemente dei computer classici. Prima di scegliere il D-Wave Two, NASA, Google e USRA hanno eseguito il computer oltre una serie di benchmark e test di accettazione. È passato, in alcuni casi con un margine gigantesco.

L'USRA inviterà i ricercatori negli Stati Uniti a utilizzare la macchina. Il 20% del suo tempo di elaborazione sarà aperto gratuitamente alla comunità universitaria attraverso un processo di selezione competitivo, mentre il resto sarà diviso equamente tra NASA e Google. Avremo alcune delle menti migliori e più brillanti del paese che lavoreranno su applicazioni che girano sull'hardware D-Wave, afferma Williams.

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