By Kenna Hughes-Castleberry postitatud 28. oktoobril 2022
"Me näeme, et pilves olevate kvantseadmete arv kasvab pidevalt, " selgitas dr. Gokul Subramanian Ravi, Chicago ülikooli järeldoktor. Ravi on pilvepõhist kvantandmetöötlust uurinud ja isegi avaldanud paber teenuses. „Praktilise kvanteelise saavutamine lähitulevikus eeldab harmoonilist koordineerimist alates rakenduste virnas töötavatest kuni tegelike harjumuste kujundajateni. Kvant pilves on üks kriitilisemaid samme selle harmoonia saavutamiseks. Kuna pilv pakub kasutajatele võimalust testida, käitada ja programm Kvantarvutite kaugjuhtimise teel on see paljudele kvantarvutitega tegelevatele ettevõtetele atraktiivne võimalus uurida. "Lähendavas tulevikus ei saa kvantarvutus olla arvutusressurss, mida ei saa kohapeal tarnida," selgitas Tushar Mittal, vanem kvanttoodete juht, kell IBM Cloud. "Sellel on halduskeerukust, mida klassikalise andmetöötluse juurutamisel ei eksisteeri, näiteks aktiivne kalibreerimine krüogeensetes keskkondades. Isegi kohapealsed juurutused ei ole eraldiseisvad kastid – need on endiselt lokaliseeritud ja hallatakse teenuste arvutamiseks. Seda arvestades võimaldab pilv meil pakkuda intuitiivsemaid ja paindlikumaid juurdepääsumudeleid, mis võimaldavad kasutajatele skaleeritult anda arvutusjuurdepääsu. Seoses kasvava nõudlusega pilveteenuste järele on aga pikemad ooteajad ja tööde valmimisel viivitused. See tähendab, et kvantandmetöötlust ja pilve võib enne laialdasemat kasutuselevõttu teha mõningaid parandusi.
Pilv, Internetis töötav kaugvõrguserverite süsteem, pakub kasutajatele palju teenuseid. Alates salvestusruumist kuni koostööprojektideni kasutavad pilve selle paindlikkuse ja mitmekülgsuse tõttu paljud ettevõtted kogu maailmas. Tegelikult võib liides ise olla üsna keeruline. "Peamine tähtsus on selles, et kasutaja mõistab, et kvantarvutiga liidestamine nõuab klassikaliste pilvarvutitega võrreldes teist programmeerimiskeelt," selgitas. QuTech Kvantarvutite osakonna insenerijuht, Richard Versluis. "See keel, enamikul juhtudel kvantkoostekeel (ehk QASM) on kirjutatud otse kasutaja poolt, koostatud kõrgema taseme keelest või redigeerimiseks kasutatakse spetsiaalset kvantarvutitele sobivat veebiredaktorit." Alles hiljuti on kvantandmetöötlus hakanud pilve võimendama, kuna ettevõtte platvormid nagu Microsofti Azure'i kvant, Zapata oma Orkesterja AWS'i pidur pakkuda kvantarvutitele paremat juurdepääsu. "Kvantmasinad on napid ja kallid ressursid," nentis Ravi. „Lähi- ja vahetulevikus on ootus, et enamik kvantmasinate kasutajaid nii akadeemilisest ringkonnast kui ka tööstusest pääseb kvantmasinatele ligi pilvepakkumiste kaudu. Lisaks sellele, et pilves olevate masinate arv ei kasva pidevalt, vaid neid uuendatakse pidevalt ka nende tarkvaratoe ja riistvaravõimaluste osas, et kasutajad saaksid teha tipptasemel katseid parimate süsteemidega, mida erinevatel tarnijatel on pakkuda. hädavajalik kvantpiiride kiireks edenemiseks. Pilve võime muuta kvantandmetöötlus kättesaadavamaks võib olla mõjukas tulevase kvanttööjõu koolitamisel, kuna rohkematel inimestel on juurdepääs sellele: tehnoloogiale. Kursused nagu IBMi Qiskit pakuvad inimestele võimalusi kvantarvutite ja pilvega suhtlemiseks tõeliste tulemustega. Versluis lisas, et: „See pakub juurdepääsu üliõpilastele, aga ka (ettevõtte)teadlastele. Samuti pakub see mehhanismi kvantarvutite ühendamiseks teiste maailma arvutitega, näiteks superarvutitega.
Pilvepõhine kvantandmetöötlus pakub hübriidmudelitega suuremat paindlikkust ja võimaldab kasutajatel proovida erinevat tüüpi kvantandmetöötluse riistvara. Mittali sõnul: "Väljaspool paindlikke juurdepääsumudeleid avab pilv ka võimaluse pakkuda teenuseid, mis võimaldavad kasutajatel kasutada kvantarvutusteenuseid koos elastse klassikalise andmetöötlusega, et töövooge paremaks jõudluseks ümber kujundada. IBM töötab praegu välja tööriistu, mis võimaldavad kasutajatel katsetada nende ressursside korraldamist ja meetodeid, mis nõuavad selliseid arhitektuure.
Neile, kes soovivad tehnoloogiat oma ettevõtte jaoks kasutada, võib pilv olla ka viis muuta kvantandmetöötlus taskukohasemaks. Nagu Ravi selgitas: "Parem juurdepääsetavus pakub endiselt lihtsat juurdepääsu neile asutustele, kes saavad seda endale lubada. Kuigi enamik tarnijaid lubab teatud määral tasuta avalikku juurdepääsu ja ka krediite piiratud uurimistöö jaoks, ei piisa sellest sageli täieõiguslikuks teadus- ja arendustegevuseks neile, kellel pole privilegeeritud juurdepääsu seadmetele. Et selline arenev valdkond, nagu kvantarvuti, õnnestuks, vajame ulatuslikku uurimis- ja arendustegevust kogu maailmas ning müüjad peavad seda meeles pidama, eriti kuna nõudlus kasvab iga päevaga. Rohkemate ettevõtetega nagu D-laine süsteeme, pakkudes kvantandmetöötlust ja pilve, suureneb pilvepõhiste kvantarvutite arv, mis annab huvilistele rohkem valikuvõimalusi ja muudab valikud kuluefektiivsemaks.
Kuid kasvav nõudlus pilvepõhise kvantandmetöötluse järele võib olla ka selle allakäik. Tööde käivitamise pikad ooteajad tekitavad teatud platvormidel kitsaskoha. "Isegi teatud privilegeeritud juurdepääsuga kasutajate jaoks võib masina juurdepääsu ooteaeg sageli olla mitu tundi ja mõnikord isegi päevi!" hüüatas Ravi. "See kehtib eriti uuemate pakkumiste kohta, nagu näiteks lõksuga ioonmasinad, mis on kvaliteetsed, kuid piiratud arvuga." Pikad ooteajad ei põhjusta mitte ainult kitsaskohti, vaid võivad olla eriti kahjulikud keerukamatele algoritmidele, näiteks variatsiooniline kvantalgoritmid, mida, nagu Ravi lisas: "peetakse paljutõotavaks lähiaja kvanteelise näitamiseks. Sadade või tuhandete selliste järjestikuste tööde tegemine võib võtta nädalaid. See viivitus on paljude jaoks nii tööstuses kui ka teadustöös kriitiline, kuna nende töökohad ei pruugi isegi pilves töötlemise ajaks asjakohased olla, tekitades veelgi raskusi.
On palju meetodeid, mis võivad neid olulisi viivitusi parandada. Üks on lisada pilveplatvormile rohkem kvantarvuteid. Sarnaselt teise registri avamisega väljaregistreerimisjärjekorras võib see hajutada rohkem töökohti ja lühendada ooteaegu. Mittal usub, et kasutajad peavad muutma oma ootusi tarkvara suhtes. Nagu Mittal selgitas: "Ootuste haldamine, mis puudutavad juurdepääsu mudelitele ja teenustele, mida kasutajad kasutavad kvantarvutuste tarbimiseks, arenevad loomulikult tehnoloogia ja võimaluste küpsedes. Kuid Ravi usub, et lahendus peab tulema platvormilt endalt. "Ettevõtted on hakanud pilves pakkuma hästi integreeritud klassikalise-kvanthübriidset tuge, et neid mitut täitmist saaks teostada ühe kasutaja tööna," ütles Ravi. „Näiteks on IBM Qiskiti tööaeg, mis suurendab pidevalt oma paindlikkust ja tuge, et toetada mitmesuguseid iteratiivsetele rakendustele vastavaid katseid, kuid teha on veel pikk tee.
Kenna Hughes-Castleberry on Inside Quantum Technology ja JILA teaduskommunikaatori (Colorado Boulderi ülikooli ja NIST-i vaheline partnerlus) kirjanik. Tema kirjutamissageduste hulka kuuluvad süvatehnoloogia, metaversum ja kvanttehnoloogia.
