The aesthetics of quantum computing

The term “architecture” was first appropriated for computer systems in 1959 — used by IBM to describe the complex structure inside the black box and console panels of its Stretch computer, then the fastest in the world. Since then, the sector’s interest in design has ebbed and flowed. Apple’s black mirrors arguably flattened almost every area of design into their two-dimensional surfaces, from cameras and alarm clocks to diaries and telephones. Yet when we look at data centres, the defining building type of our age, we see big, boring boxes — warehouses for fridge-sized cabinets of chips.

But there is one place where architecture is a fitting word: quantum computers. These are incredible looking things. Golden chandeliers of astonishing complexity, unimaginable tangles of cables and wires linking stacks of polished brass discs suspended in cascades. Their seductive complexity gives a hint of their incomprehensible nature (as the theoretical physicist Richard Feynman said, “nobody understands quantum mechanics”). It also embodies more than a hint of retro sci-fi, of almost century-old movies such as Metropolis in which machines were designed to look like they did something almost impossible.

In a way, these do. Quantum computing operates in so-called Hilbert space — “an abstract mathematical vector” where an infinite number of quantum states can coexist. While standard computing stores data in binary “bits” of 0 or 1, quantum computers use “qubits”, which can be a 1 or a 0 — or both. Operating in multiple states means quantum computers can check multiple possible solutions at the same time. The idea of a multi-dimensional space is, of course, utterly incomprehensible to most of us. And the complexity of the quantum chandelier looks like a pretty good representation of this difficulty. Except that all that seductive-looking kit is really just refrigeration.

The computers need to operate at extreme cryogenic temperatures just a fraction of a degree above absolute zero of -273.15C, which is colder even than the ambient temperature in deep space. Because of the need for such cooling, the whole thing is usually encased in a closed box, meaning we’re back where we started, at boring racks of boxes. But one company has attempted to express something of this complexity in the visible design of its quantum computer. London-based Quantum Motion commissioned designer Felix Thorn to embody the quantum multiverse.

تم تبني مصطلح “الهندسة المعمارية” لأول مرة لنظم الحاسوب في 1959 — حيث استخدمته IBM لوصف الهيكل المعقد داخل الصندوق الأسود ولوحات وحدة التحكم في حاسوبها Stretch، والذي كان allora أسرع حاسوب في العالم. منذ ذلك الحين، تقلب اهتمام القطاع بالتصميم. المرايا السوداء لشركة Apple arguablyflattened تقريبًا كل مجال من مجالات التصميم إلى أسطحها ثنائية الأبعاد، من الكاميرات والساعات المنبهة إلى الدفاتر والهواتف. لكن عندما ننظر إلى مراكز البيانات، نوع المبنى المميز لعصرنا، نرى صناديق كبيرة ومملة — مستودعات لخزائن بحجم الثلاجة مليئة بالشرائح.

لكن هناك مكانًا تكون فيه كلمة “الهندسة المعمارية” مناسبة: الحواسيب الكمية. هذه أشياء تبدو لا تصدق. ثريات ذهبية من تعقيد مذهل، تشابكات لا يمكن تصورها من الأسلاك والكابلات التي تربط أكوام من أقراص النحاس المصقول المعلقّة في شلالات. تعقيدها المغوي يعطي لمحة عن طبيعتها غير المفهومة (كما قال الفيزيائي النظري Richard Feynman: “لا أحد يفهم ميكانيكا الكم”). كما أنها تجسد أكثر من مجرد تلميح إلى الخيال العلمي rétro، من أفلام عمرها bijna قرن مثل متروبوليس، حيث صُممت الآلات لتظهر وكأنها تفعل شيئًا شبه مستحيل.

وبطريقة ما، فإنها تفعل ذلك بالفعل. تعمل الحوسبة الكمية فيما يُسمى مساحة هيلبرت — “متجه رياضي مجرد” حيث يمكن لعدد لا نهائي من الحالات الكمية أن يتعايش. بينما تخزن الحوسبة القياسية البيانات في “بتات” ثنائية من 0 أو 1، تستخدم الحواسيب الكمية “كيوبتات”، والتي يمكن أن تكون 1 أو 0 — أو كلاهما. العمل في حالات متعددة يعني أن الحواسيب الكمية يمكنها فحص حلول متعددة محتملة في نفس الوقت. فكرة الفضاء متعدد الأبعاد هي، بالطبع، غير قابلة للفهم تمامًا بالنسبة لمعظمنا. وتعقيد الثريا الكمية يبدو تمثيلًا جيدًا نسبيًا لهذه الصعوبة. باستثناء أن كل هذا المجموعة الجذابة المظهر هو في الواقع مجرد تبريد.

تحتاج هذه الحواسيب إلى العمل عند درجات حرارة cryogenic قصوى — مجرد جزء من درجة فوق الصفر المطلق -273.15C، وهو أكثر برودة حتى من درجة الحرارة المحيطة في الفضاء العميق. وبسبب الحاجة إلى مثل هذا التبريد، فإن كل شيء عادةً ما يُغلق في صندوق مُغلق، مما يعيدنا إلى حيث بدأنا: أرفف مملة من الصناديق. لكن شركة واحدة حاولت التعبير عن شيء من هذا التعقيد في التصميم المرئي لحاسوبها الكمي. الشركة القائمة في لندن Quantum Motion كلفت المصمم Felix Thorn بأن يجسد multiversum الكمي.

শব্দ “আর্কিটেকচার” প্রথমবার কম্পিউটার সিস্টেমের জন্য 1959 সালে ব্যবহার করা হয়েছিল — IBM tarafından তার Stretch কম্পিউটারের কালো বক্স এবং কনসোল প্যানেলের ভিতরের জটিল গঠন বর্ণনা করতে, যা তখন বিশ্বের সবচেয়ে দ্রুত কম্পিউটার ছিল। তারপরে, এই সেক্টরে ডিজাইনে আগ্রহ উঠে-গেলে চলেছে। Apple-এর কালো দর্পণগুলো arguably σχεতো সব ডিজাইন ক্ষেত্রকে তাদের دو-বিমাত্রিক সতহে squeeze করে দিয়েছে — ক্যামেরা এবং আলারম ঘড়ি থেকে ডায়ারি এবং টেলিফোন পর্যন্ত। কিন্তু যখন আমরা ডেটা সেন্টারগুলো দেখি — আমাদের যুগের নির্ধারিত ভবন প্রকার — তখন আমরা দেখি বড়, বিরক্তিকর বক্সগুলো — ফ্রিজের আকারের চিপসের ক্যাবিনেটের गोদাম।

কিন্তু একটি জায়গা আছে যেখানে “আর্কিটেকচার” শব্দটি সঠিকভাবে ফিট बैठে: কোয়ান্টাম কম্পিউটার। এগুলো অসাধারণ দেখার জিনিস। সোনার চ্যান্ডেলিয়ার যা অমনীয় জটিলতায় pieno, কেবেল ও তारों की অকল্পনা গুঁথন যা পোলিশ্ড ব্রাস ডিস্কের স্ট্যাককে ঝরন মতোে সস্পেন্ড করে রাখে। তাদের মোহক জটিলতা তাদের অবোঝ্য প্রকৃতির একটি ইঙ্গিত দেয় (যা সিদ্ধান্তবাদী ভৌতবিদ Richard Feynman বলেছিলেন, “কেউ কোয়ান্টাম মেকানিক্সকে বুঝে না”)। এটা আরও একটু রেট্রো সাই-ফাইয়ের ইঙ্গিত দেয়, প্রায় শতाब्दी পুরনো ছবির মতো Metropolis, যেখানে মেশিনগুলোকে এভাবে ডিজাইন করা হয়েছিল যেন তারা নিশ্চয় কিছু অসম্ভব কাজ করছে।

একটো ভাবে, তারা এটা করে। কোয়ান্টাম কম্পিউটিং cosiddেট হিলবোর্স্পেসে কাজ করে — “একটি अमूर्त গাণিতিক ভেক্টর” যেখানে অসংখ্য কোয়ান্টাম অবস্থা সহ-अস্তিত্বে থাকতে পারে। যখন স্ট্যান্ডার্ড কম্পিউটিং ডেটা বাইনারি “বিট”-এ সংরক্ষণ করে — 0 বা 1, কোয়ান্টাম কম্পিউটার “কিউবিট” ব্যবহার করে, যা 1 বা 0 হতে পারে — অথবা দুটোই। একাধিক অবস্থায় কাজ করার অর্থ হল কোয়ান্টাম কম্পিউটার একই সময়ে একাধিক সম্ভাব্য সমাধান পরীক্ষা করতে পারে। বহুমাত্রিক স্থানের ধারণা, স্বাভাবিকভাবে, আমাদের মতো বেশিরভাগের জন্য সম্পূর্ণরূপে অবোঝ্য। এবং কোয়ান্টাম চ্যান্ডেলিয়ারের জটিলতা এই কষ্টের একটি খুব ভালো প্রতিনিধিত্ব দেখায়। বাদে যে সব মোহক দেখার উপকরণ প্রকৃতরূপে শীতলকরণ মাত্র।

এই কম্পিউটারগুলো অত্যাধুনিক শীতল তাপমাত্রায় চলতে দরকার — শূন্য থেকে -273.15C উপরে এক অंश, যা গভীর মহাসাগরের পরিবেশিক তাপমাত্রার চেয়েও ঠান্ডা। এই তম শীতলতার প্রয়োজন vuoksi, পুরো জিনিস সাধারণত একটি বন্ধ বক্সে আবদ্ধ থাকে, যার ফলে আমরা আবার শুরু했던 জায়গায় ফিরে আসি — বিরক্তিকর র্যাকের বক্সগুলো। কিন্তু একটি কোম্পানি তার কোয়ান্টাম কম্পিউটারের দৃশ্য ডিজাইনে এই জটিলতা প্রকাশ করার চেষ্টা করেছে। লন্ডন-ভিত্তিক Quantum Motion ডিজাইনার Felix Thorn-কে কোয়ান্টাম মাল্টিভার্সকে embody করার জন্য নিয়োগ করেছে।

Der Begriff „Architektur“ wurde erstmals 1959 für Computersysteme verwendet — von IBM, um die komplexe Struktur innerhalb des schwarzen Gehäuses und der Konsolenpanels ihres Stretch-Computers zu beschreiben, der damals der schnellste Computer der Welt war. Seitdem hat das Interesse des Sektors an Design schwankt. Apples schwarze Spiegel haben arguably nahezu jedes Designgebiet in zweidimensionale Oberflächen gezwungen — von Kameras und Weckern bis hin zu Tagebüchern und Telefonen. Doch wenn wir auf Rechenzentren schauen, den definierenden Gebäudetyp unseres Zeitalters, sehen wir große, langweilige Kisten — Lagerhäuser für Kühlschrank-große Schränke voller Chips.

Aber es gibt einen Ort, an dem das Wort „Architektur“ passend ist: Quantencomputer. Dies sind erstaunlich aussehende Dinge. Goldene Kronleuchter von erstaunlicher Komplexität, unvorstellbare Verwicklungen von Kabeln und Drähten, die Stapel aus polierten Messingplatten in Kaskaden aufgehängt verbinden. Ihre verführerische Komplexität gibt einen Hinweis auf ihre unverständliche Natur (wie der theoretische Physiker Richard Feynman sagte: „Niemand versteht die Quantenmechanik“). Sie verkörpern auch mehr als nur einen Hauch von Retro-Science-Fiction, aus fast hundert Jahre alten Filmen wie Metropolis, in denen Maschinen so gestaltet waren, dass sie aussahen, als würden sie etwas nahezu Unmögliches tun.

Auf ihre Weise tun sie das tatsächlich. Quantencomputing funktioniert im sogenannten Hilbert-Raum — „ein abstrakter mathematischer Vektor“, in dem eine unendliche Anzahl von Quantenzuständen koexistieren kann. Während klassisches Computing Daten in binären „Bits“ von 0 oder 1 speichert, verwenden Quantencomputer „Qubits“, die 0 oder 1 sein können — oder beides. Das Arbeiten in mehreren Zuständen bedeutet, dass Quantencomputer gleichzeitig mehrere mögliche Lösungen überprüfen können. Die Idee eines mehrdimensionalen Raums ist natürlich für die meisten von uns völlig unverständlich. Und die Komplexität des Quantenkronleuchters sieht wie eine ziemlich gute Darstellung dieser Schwierigkeit aus. Abgesehen davon, dass all dieses verführerisch aussehende Kit eigentlich nur eine Kühlung ist.

Diese Computer müssen bei extrem tiefen kryogenen Temperaturen betrieben werden — nur ein Bruchteil eines Grades über dem absoluten Nullpunkt von -273.15C, was sogar kälter ist als die Umgebungstemperatur im Weltraum. Aufgrund der Notwendigkeit solcher Kühlung befindet sich das Ganze gewöhnlich in einem geschlossenen Gehäuse, wodurch wir wieder beim Ausgangspunkt sind: langweilige Racks voller Kisten. Aber ein Unternehmen hat versucht, etwas von dieser Komplexität im sichtbaren Design seines Quantencomputers auszudrücken. Das in London ansässige Quantum Motion hat den Designer Felix Thorn beauftragt, das Quantenmultiversum zu verkörpern.

El término “arquitectura” se apropió inicialmente para los sistemas informáticos en 1959 — utilizado por IBM para describir la compleja estructura interna de la caja negra y los paneles de consola de su computadora Stretch, entonces la más rápida del mundo. Desde entonces, el interés del sector por el diseño ha fluctuado. Los espejos negros de Apple arguably aplanaron casi todas las áreas del diseño en sus superficies bidimensionales, desde cámaras y despertadores hasta diarios y teléfonos. Pero cuando observamos los centros de datos, el tipo de edificio definitorio de nuestra era, vemos cajas grandes y aburridas — almacenes para armarios del tamaño de una nevera llenos de chips.

Pero hay un lugar donde la palabra arquitectura es adecuada: las computadoras cuánticas. Estas son cosas de aspecto increíble. Candelabros dorados de una complejidad asombrosa, enredos inimaginables de cables y alambres que unen pilas de discos de latón pulido suspendidos en cascadas. Su complejidad seductora da una pista de su naturaleza incomprensible (como dijo el físico teórico Richard Feynman: “nadie entiende la mecánica cuántica”). También encarna más que una pizca de ciencia ficción retro, de películas casi centenarias como Metrópolis, en las que las máquinas estaban diseñadas para parecer que hacían algo casi imposible.

De cierta manera, lo hacen. La computación cuántica opera en lo que se llama espacio de Hilbert — “un vector matemático abstracto” donde un número infinito de estados cuánticos pueden coexistir. Mientras que la computación estándar almacena datos en “bits” binarios de 0 o 1, las computadoras cuánticas usan “qubits”, que pueden ser un 1 o un 0 — o ambos. Operar en múltiples estados significa que las computadoras cuánticas pueden verificar múltiples soluciones posibles al mismo tiempo. La idea de un espacio multidimensional es, por supuesto, totalmente incomprensible para la mayoría de nosotros. Y la complejidad del candelabro cuántico parece una representación bastante buena de esta dificultad. Excepto que todo ese kit con aspecto seductivo en realidad es solo refrigeración.

Las computadoras necesitan operar a temperaturas criogénicas extremas, apenas una fracción de grado por encima del cero absoluto de -273.15C, lo cual es incluso más frío que la temperatura ambiente en el espacio profundo. Debido a la necesidad de tal refrigeración, todo suele estar encerrado en una caja cerrada, lo que nos devuelve al punto de partida: aburridos racks de cajas. Pero una empresa ha intentado expresar algo de esta complejidad en el diseño visible de su computadora cuántica. La empresa con sede en Londres Quantum Motion encargó al diseñador Felix Thorn encarnar el multiverso cuántico.

Le terme « architecture » a été initialement emprunté aux systèmes informatiques en 1959 — utilisé par IBM pour décrire la structure complexe à l'intérieur de la boîte noire et des panneaux de console de son ordinateur Stretch, alors le plus rapide du monde. Depuis lors, l'intérêt du secteur pour le design a fluctué. Les miroirs noirs d'Apple ont arguably aplati presque tous les domaines du design en surfaces bidimensionnelles, des caméras et réveils-matin aux journaux et téléphones. Mais lorsqu'on observe les centres de données, le type de bâtiment définitoire de notre époque, on voit de grands boîtes ennuyeuses — des entrepôts pour des armoires de la taille d'un réfrigérateur remplies de puces.

Mais il existe un endroit où le mot « architecture » est approprié : les ordinateurs quantiques. Ce sont des choses d'apparence incroyable. Des lustres dorés d'une complexité étonnante, des enchevêtrements inimaginables de câbles et de fils reliant des piles de disques de laiton poli suspendus en cascades. Leur complexité séduisante donne un indice de leur nature incompréhensible (comme l'a dit le physicien théorique Richard Feynman : « personne ne comprend la mécanique quantique »). Elles incarnent également plus qu'un simple indice de science-fiction rétro, provenant de films presque centenaires comme Metropolis, où les machines étaient conçues pour paraître comme si elles faisaient quelque chose de presque impossible.

D'une certaine manière, elles le font effectivement. L'informatique quantique opère dans ce qu'on appelle l'espace de Hilbert — « un vecteur mathématique abstrait » où un nombre infini d'états quantiques peuvent coexister. Alors que l'informatique classique stocke les données sous forme de « bits » binaires de 0 ou 1, les ordinateurs quantiques utilisent des « qubits », qui peuvent être un 1 ou un 0 — ou les deux. Fonctionner dans plusieurs états signifie que les ordinateurs quantiques peuvent vérifier plusieurs solutions possibles en même temps. L'idée d'un espace multidimensionnel est, bien sûr, totalement incompréhensible pour la plupart d'entre nous. Et la complexité du lustre quantique ressemble assez bien à une représentation de cette difficulté. Sauf que tout cet équipement séduisant à l'apparence n'est en réalité qu'un système de réfrigération.

Ces ordinateurs doivent fonctionner à des températures cryogéniques extrêmes — juste une fraction de degré au-dessus du zéro absolu de -273.15C, ce qui est même plus froid que la température ambiante dans l'espace profond. En raison de la nécessité d'un tel refroidissement, tout est généralement enfermé dans une boîte fermée, ce qui nous ramène au point de départ : des racks ennuyeux de boîtes. Mais une entreprise a tenté d'exprimer quelque chose de cette complexité dans le design visible de son ordinateur quantique. L'entreprise basée à Londres Quantum Motion a chargé le designer Felix Thorn d'incarner le multivers quantique.

शब्द “आर्किटेक्चर” को पहली बार कंप्यूटर प्रणालियों के लिए 1959 में उपयोग किया गया था — IBM द्वारा अपने Stretch कंप्यूटर के काले बक्से और कंसोल पैनलों के भीतर की जटिल संरचना का वर्णन करने के लिए, जो तब दुनिया की सबसे तेज़ कंप्यूटर थी। उसके बाद, इस क्षेत्र में डिज़ाइन में रुचि बढ़-घटती रही। Apple के काले दर्पणों ने arguably लगभग हर डिज़ाइन क्षेत्र को उनके दो-आयामी सतहों पर समेट दिया — कैमरों और अलार्म घड़ियों से लेकर डायरी और टेलीफोन तक। लेकिन जब हम डेटा सेंटर्स देखते हैं — हमारे युग की निर्धारित इमारत प्रकार — तो हम बड़े, उबाऊ बक्से देखते हैं — फ्रिज के आकार के चिप्स के कैबिनेट वाले गोदाम।

लेकिन एक जगह है जहां “आर्किटेक्चर” शब्द बिल्कुल फिट बैठता है: क्वांटम कंप्यूटर। ये अद्भुत दिखने वाली चीजें हैं। सोने के चंदेलियर जैसी अद्भुत जटिलता, केबल और तारों की असंभव उलझन, जो पॉलिश्ड ब्रास डिस्क के स्टैक को झरनों की तरह लटका रखते हैं। उनकी मोहक जटिलता उनकी अप्रेय समझने वाली प्रकृति का संकेत देती है (जैसा कि सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी Richard Feynman ने कहा, “कोई भी क्वांटम यांत्रिकी को नहीं समझता”)। यह लगभग एक शताब्दी पुरानी फिल्मों जैसे Metropolis के रेट्रो साइ-फाई का भी संकेत देती है, जिनमें मशीनों को ऐसा दिखाने के लिए डिज़ाइन किया गया था मानो वे कुछ असंभव कर रहे हों।

एक तरह से, वे ऐसा करते हैं। क्वांटम कंप्यूटिंग cosiddेट हिल्बर्ट स्पेस में काम करती है — “एक अमूर्त गणितीय वेक्टर” जहां अनंत संख्या में क्वांटम स्थितियाँ सह-अस्तित्व में हो सकती हैं। जबकि मानक कंप्यूटिंग डेटा को बाइनरी “बिट्स” में संग्रहीत करती है — 0 या 1, क्वांटम कंप्यूटर “क्यूबिट्स” का उपयोग करते हैं, जो 1 या 0 हो सकते हैं — या दोनों। कई स्थितियों में काम करने का अर्थ है कि क्वांटम कंप्यूटर एक ही समय में कई संभावित समाधानों की जाँच कर सकते हैं। बहुआयामी स्थान की अवधारणा, ज़ाहिर है, हमारे अधिकांश लोगों के लिए पूरी तरह से अप्रेय है। और क्वांटम चंदेलियर की जटिलता इस कठिनाई का एक काफी अच्छा प्रतिनिधित्व दिखती है। सिवाय इसके कि ये सब मोहक दिखने वाला उपकरण वास्तव में सिर्फ refrigeration है।

इन कंप्यूटरों को अत्यंत शीतोष्ण तापमान पर चलने की आवश्यकता होती है — केवल assol्यूट ज़ीरो से -273.15C ऊपर एक अंश, जो गहरे अंतरिक्ष के परिवेशी तापमान से भी ठंडा होता है। ऐसी ठंडक की आवश्यकता के कारण, पूरा सिस्टम आमतौर पर एक बंद बॉक्स में封闭 होता है, जिसका अर्थ है कि हम फिर से वहीं हैं जहाँ हम शुरू हुए थे — उबाऊ रैक वाले बक्से। लेकिन एक कंपनी ने अपने क्वांटम कंप्यूटर के दृश्य डिज़ाइन में इस जटिलता को व्यक्त करने की कोशिश की है। लंदन-आधारित Quantum Motion ने डिज़ाइनर Felix Thorn को क्वांटम मल्टीवर्स को embody करने के लिए委托 किया।

Istilah “arkitektur” pertama kali digunakan untuk sistem komputer pada tahun 1959 — digunakan oleh IBM untuk menggambarkan struktur kompleks di dalam kotak hitam dan panel konsol komputernya Stretch, yang pada saat itu adalah komputer tercepat di dunia. Sejak itu, minat sektor terhadap desain naik-turun. Cermin hitam Apple arguably meratakan hampir setiap bidang desain menjadi permukaan dua dimensi, dari kamera dan jam alarm hingga diary dan telepon. Namun ketika kita melihat pusat data, jenis bangunan yang menentukan zaman kita, kita melihat kotak-kotak besar dan membosankan — gudang untuk rak berukuran kulkas yang penuh dengan chip.

Namun ada satu tempat di mana kata “arkitektur” tepat digunakan: komputer kuantum. Ini adalah hal-hal yang tampak luar biasa. Lampu luster keemasan dengan kompleksitas menakjubkan, kerutan kabel dan kabel yang tidak dapat dibayangkan yang mengaitkan tumpukan cakram kuningan yang telah dipolish yang digantung dalam bentuk air terjun. Kompleksitas yang memikatnya memberikan petunjuk tentang sifatnya yang tidak dapat dimengerti (seperti yang dikatakan fisikawan teoretis Richard Feynman: „tidak ada yang memahami mekanika kuantum“). Ia juga mencerminkan lebih dari sekadar petunjuk tentang sains fiksi retro, dari film-film berusia hampir satu abad seperti Metropolis, di mana mesin dirancang agar terlihat seperti sedang melakukan sesuatu yang hampir mustahil.

Dalam suatu cara, memang demikian. Komputasi kuantum beroperasi dalam yang disebut ruang Hilbert — „vektor matematika abstrak“ tempat jumlah tak terhingga dari keadaan kuantum dapat coexist. Sementara komputasi standar menyimpan data dalam „bit“ biner 0 atau 1, komputer kuantum menggunakan „qubit“, yang dapat menjadi 1 atau 0 — atau keduanya. Beroperasi dalam beberapa keadaan berarti komputer kuantum dapat memeriksa beberapa solusi yang mungkin pada saat yang sama. Gagasan tentang ruang multidimensi tentu saja sangat tidak dapat dimengerti oleh kebanyakan dari kita. Dan kompleksitas luster kuantum tampak sebagai representasi yang cukup baik dari kesulitan tersebut. Kecuali bahwa seluruh kit yang memikat itu sebenarnya hanya pendingin.

Komputer ini perlu bekerja pada suhu kriogenik yang sangat ekstrem — hanya sebagian derajat di atas nol mutlak -273.15C, yang bahkan lebih dingin daripada suhu lingkungan di luar angkasa dalam. Karena kebutuhan akan pendinginan seperti itu, seluruh sistem biasanya ditempatkan dalam kotak tertutup, sehingga kita kembali ke titik awal: rak-rak yang membosankan berisi kotak. Namun satu perusahaan telah mencoba mengekspresikan sesuatu dari kompleksitas ini dalam desain yang terlihat dari komputer kuantumnya. Perusahaan berbasis di London Quantum Motion telah mendelegasikan desainer Felix Thorn untuk mewujudkan multiversum kuantum.

「アーキテクチャー」という用語がコンピュータシステムに初めて適用されたのは1959年 — IBMが自社のStretchコンピュータのブラックボックスとコンソールパネル内の複雑な構造を説明するために使用したときで、当時それは世界で最も高速なコンピュータでした。その後、この業界のデザインへの関心は波のように上がったり下がったりしてきました。Appleのブラックミラーはarguablyほぼすべてのデザイン分野を二次元の表面に平坦化しました — カメラと目覚まし時計から日記帳と電話機まで。しかしデータセンターを見ると — 時代を象徴する建物タイプ — 大きくてつまらない箱、つまり冷蔵庫サイズのチップキャビネットが並ぶ倉庫を見ることになります。

しかし、「アーキテクチャー」という言葉がぴったり当てはまる場所があります：それは量子コンピュータです。これらは見た目が驚くべきものです。金色のシャンデリアのような驚異的な複雑さ、想像を絶するケーブルとワイヤーの絡まり、ポリッシュドブラスのディスクのスタックが滝のように吊り下げられたもの。その魅惑的な複雑さは、その理解不能な性質をほのめかしています（理論物理学者Richard Feynmanは言った、「誰も量子力学を理解していない」）。また、ほぼ1世紀前の映画『メトロポリス』のようなレトロサイエンスフィクションを彷彿とさせます — そこで機械はほぼ不可能なことをしているかのように設計されていました。

ある意味では、彼らはそうします。量子コンピューティングは所谓のヒルベルト空間で動作します — 「抽象的な数学的ベクトル」で、無限に多い量子状態が共存できる場所です。標準的なコンピューティングではデータをバイナリの「ビット」0または1に格納しますが、量子コンピュータは「キュービット」を使用し、これは0または1、あるいは両方になり得ます。複数の状態で動作することは、量子コンピュータが同時に複数の可能な解決策をチェックできるということを意味します。多次元空間という考え方はもちろん、私たちのほとんどにとって完全に理解不能です。そして量子シャンデリアの複雑さは、この難しさをかなりよく表現しているように見えます。ただし、その魅惑的に見える機器のすべては実際にはただの冷却装置です。

これらのコンピュータは、絶対零度からわずかに上の極低温 -273.15C で動作する必要があります — これは深宇宙の周囲温度よりもさらに冷たいです。そのような冷却が必要なため、全体は通常閉じた箱に収められ、その結果、私たちは再び出発点に戻ります — つまらないラックの箱の中。しかし、1社はこの複雑さを量子コンピュータの可視デザインで表現しようとしました。ロンドンを拠点とするQuantum Motionは、デザイナーFelix Thornに量子マルチバースを具現化するよう依頼しました。

O termo “arquitetura” foi inicialmente apropriado para sistemas de computador em 1959 — usado pela IBM para descrever a estrutura complexa dentro da caixa preta e dos painéis de console do seu computador Stretch, então o mais rápido do mundo. Desde então, o interesse do setor pelo design tem oscilado. Os espelhos pretos da Apple arguably achataram quase todas as áreas do design em superfícies bidimensionais, de câmeras e relógios de alarme a diários e telefones. Mas quando olhamos para os centros de dados, o tipo de edifício definidor da nossa era, vemos grandes caixas chatas — armazéns para armários do tamanho de uma geladeira cheios de chips.

Mas há um lugar onde a palavra “arquitetura” é apropriada: os computadores quânticos. Eles são coisas de aparência incrível. Lustres dourados de complexidade impressionante, emaranhos inimagináveis de cabos e fios ligando pilhas de discos de latão polido suspensos em cascatas. Sua complexidade sedutora dá uma pista de sua natureza incompreensível (como o físico teórico Richard Feynman disse: “ninguém entende a mecânica quântica”). Eles também incorporam mais do que apenas um indicativo de ficção científica retrô, de filmes quase centenários como Metrópolis, onde as máquinas foram projetadas para parecer que estavam fazendo algo quase impossível.

De certa forma, eles fazem isso. A computação quântica opera no chamado espaço de Hilbert — “um vetor matemático abstrato” onde um número infinito de estados quânticos pode coexistir. Enquanto a computação padrão armazena dados em “bits” binários de 0 ou 1, os computadores quânticos usam “qubits”, que podem ser 1 ou 0 — ou ambos. Operar em múltiplos estados significa que os computadores quânticos podem verificar várias soluções possíveis ao mesmo tempo. A ideia de um espaço multidimensional é, é claro, totalmente incompreensível para a maioria de nós. E a complexidade do lustre quântico parece uma representação bastante boa dessa dificuldade. Exceto que todo esse equipamento sedutor de aparência é na verdade apenas refrigeração.

Esses computadores precisam operar em temperaturas criogênicas extremas — apenas uma fração de grau acima do zero absoluto de -273.15C, o que é ainda mais frio do que a temperatura ambiente no espaço profundo. Devido à necessidade de tal resfriamento, tudo geralmente fica fechado em uma caixa fechada, o que nos leva de volta ao ponto de partida: prateleiras chatas de caixas. Mas uma empresa tentou expressar algo dessa complexidade no design visível do seu computador quântico. A empresa com sede em Londres Quantum Motion encarregou o designer Felix Thorn de incorporar o multiverso quântico.

Термин «архитектура» впервые был применен к компьютерным системам в 1959 году — IBM использовала его для описания сложной структуры внутри черного корпуса и панелей консоли своего компьютера Stretch, который тогда был самым быстрым в мире. С тех пор интерес отрасли к дизайну fluctuated. Черные зеркала Apple arguably свели практически все области дизайна к двухмерным поверхностям — от камер и будильников до дневников и телефонов. Но когда мы смотрим на центры обработки данных, определяющий тип здания нашей эпохи, мы видим большие, скучные коробки — склады для шкафов размером с холодильник, заполненные чипами.

Но есть одно место, где слово «архитектура» уместно: квантовые компьютеры. Это невероятно выглядящие вещи. Золотые люстры поразительной сложности, невообразимые запутанности кабелей и проводов, соединяющих стопки полированных латунных дисков, подвешенных каскадами. Их соблазнительная сложность дает представление о их непознаваемой природе (как сказал теоретический физик Richard Feynman: «никто не понимает квантовую механику»). Они также воплощают больше, чем просто намек на ретро-научную фантастику, из фильмов почти столетней давности вроде Метрополиса, где машины были спроектированы так, чтобы выглядеть так, будто они делают что-то почти невозможное.

В некотором смысле, они это делают. Квантовые вычисления работают в так называемом пространстве Гильберта — «абстрактном математическом векторе», где бесконечное число квантовых состояний может сосуществовать. В то время как классические вычисления хранят данные в бинарных «битах» 0 или 1, квантовые компьютеры используют «кубиты», которые могут быть 1 или 0 — или и то, и другое. Работа в нескольких состояниях означает, что квантовые компьютеры могут одновременно проверять несколько возможных решений. Идея многомерного пространства, конечно, совершенно непонятна большинству из нас. А сложность квантовой люстры выглядит как довольно хорошее представление этой сложности. За исключением того, что весь этот соблазнительный на вид комплект на самом деле является всего лишь холодильной установкой.

Этим компьютерам необходимо работать при экстремально низких криогенных температурах — всего лишь доли градуса выше абсолютного нуля -273.15C, что даже холоднее, чем температура окружающей среды в глубоком космосе. Из-за необходимости такого охлаждения всё обычно помещается в закрытый корпус, возвращая нас к исходной точке: скучные стойки с коробками. Но одна компания попыталась выразить что-то из этой сложности в видимом дизайне своего квантового компьютера. Лондонская компания Quantum Motion поручила дизайнеру Felix Thorn воплотить квантовое многообразие.

术语“架构”首次被用于计算机系统是在1959年——IBM用它来描述其Stretch计算机内部复杂结构，当时这是世界上最快的计算机。此后，该行业对设计的兴趣起起落落。苹果的黑色镜面 arguably 将几乎所有设计领域压缩到了二维表面，从相机和闹钟到日记本和电话。但当我们观察数据中心时——这个时代的标志性建筑类型——我们看到的是大而无聊的盒子：仓库里摆放着冰箱大小的芯片机柜。

但有一个地方，架构这个词是恰当的：量子计算机。这些机器看起来令人惊叹。金色吊灯般的惊人复杂度，难以想象的电缆和电线纠缠，连接着悬挂在瀑布般排列中的抛光黄铜盘堆栈。它们的诱人复杂性暗示了它们不可理解的本质（正如理论物理学家Richard Feynman所说：“没有人理解量子力学”）。它们也体现了近乎一个世纪前电影如《大都会》中的复古科幻感，在那些电影中，机器被设计成看起来像在做几乎不可能的事情。

在某种意义上，它们确实做到了。量子计算在所谓的希尔伯特空间中运行——“一个抽象的数学向量”，在那里无限多的量子态可以共存。而标准计算机将数据存储在二进制“比特”中（0或1），量子计算机使用“量子比特”，它可以是1或0——或者两者都是。在多种状态下运行意味着量子计算机可以同时检查多个可能的解决方案。多维空间的概念对我们大多数人来说完全不可理解。而量子吊灯的复杂外观就像是这种困难的一个相当好的表现。除了所有这些诱人外观的设备实际上只是制冷系统。

这些计算机需要在极端低温下运行——仅高于绝对零度-273.15C的一小部分，这甚至比深空的环境温度还要低。由于需要如此极端的冷却，整个系统通常被封闭在一个箱子里，这意味着我们又回到了起点：无聊的机架式箱子。但有一家公司试图在其量子计算机的可见设计中表达这种复杂性。总部位于伦敦的Quantum Motion委托设计师Felix Thorn来体现量子多宇宙。

关键实体：公司：IBM, Apple, Quantum Motion | 人物：Edwin Heathcote, Roula Khalaf, Richard Feynman, Felix Thorn | 地点：London

常见问题：为什么量子计算机需要如此复杂的冷却系统？

量子计算机需要在极端低温下运行——仅高于绝对零度(-273.15C)的一小部分，这甚至比深空的环境温度还要低，因为量子比特必须保持量子相干性才能正常工作。