By Kenna Hughes-Castleberry julkaistu 28
"Näemme pilvessä olevien kvanttilaitteiden määrän kasvavan jatkuvasti", tohtori selitti. Gokul Subramanian Ravi, tutkijatohtori Chicagon yliopistossa. Ravi on tutkinut pilvipohjaista kvanttilaskentaa ja jopa julkaissut paperi palvelussa. – Käytännön kvanttiedun saavuttaminen lähitulevaisuudessa vaatii harmonista koordinaatiota alkaen sovelluspinossa työskentelevistä varsinaisten tottumusten rakentajiin. Kvantti pilvessä on yksi kriittisimmistä askeleista tämän harmonian saavuttamiseksi. Koska pilvi tarjoaa käyttäjille tavan testata, suorittaa ja ohjelma kvanttitietokoneita etänä, se on houkutteleva vaihtoehto monille kvanttilaskentayrityksille. "Kvanttilaskenta ei ole lähitulevaisuudessa laskentaresurssi, jota ei voida toimittaa paikan päällä", selitti. Tushar Mittal, Senior Quantum Product Manager, klo IBM Cloud. "Sillä on hallinnan monimutkaisia tekijöitä, joita ei ole olemassa klassisen tietojenkäsittelyn käyttöönotossa, kuten aktiiviset kalibroinnit kryogeenisissa ympäristöissä. Jopa on-prem-kaltaiset käyttöönotot eivät ole itsenäisiä laatikoita, vaan ne ovat silti lokalisoituja ja hallittuja palveluiden laskemiseksi. Tämän vuoksi pilvi antaa meille mahdollisuuden tarjota intuitiivisempia ja joustavampia pääsymalleja, jotka voivat skaalautuvasti tarjota käyttäjille laskentakäyttöä. Pilvipalveluiden kasvavan kysynnän vuoksi odotusajat ovat kuitenkin pitkiä ja töiden valmistuminen viivästyy. Tämä tarkoittaa, että kvanttilaskennassa ja pilvessä voi olla joitain parannuksia, ennen kuin ne yleistyvät.
Pilvi, Internetissä toimiva etäverkkopalvelimien järjestelmä, tarjoaa käyttäjille monia palveluita. Tallennustilasta yhteistyöprojekteihin pilviä hyödyntävät monet yritykset maailmanlaajuisesti sen joustavuuden ja monipuolisuuden vuoksi. Itse käyttöliittymä voi olla melko monimutkainen. "Tärkeintä on, että käyttäjä ymmärtää, että kvanttitietokoneeseen liittyminen vaatii toista ohjelmointikieltä verrattuna klassisiin pilvitietokoneisiin", selitti. QuTech Kvanttilaskentaosaston suunnittelujohtaja, Richard Versluis. "Tämä kieli, useimmissa tapauksissa kvanttikokoonpanokieli (tai QASM) on käyttäjän suoraan kirjoittama, käännetty korkeamman tason kielestä tai editointiin käytetään erityistä, kvanttitietokoneille sopivaa verkkoeditoria." Vasta äskettäin kvanttilaskenta on alkanut hyödyntää pilvipalveluita, sillä Microsoftin kaltaiset yritysympäristöt Azure-kvantti, Zapatan Orkesterija AWS-jarru tarjoavat paremman saatavuuden kvanttilaskentaan. "Kvanttikoneet ovat niukkoja ja kalliita resursseja", Ravi totesi. "Lähi- ja välitulevaisuudessa on odotettavissa, että useimmat kvanttikoneiden käyttäjät, niin tiedemaailmasta kuin teollisuudesta, pääsevät kvanttikoneisiin pilvipalvelujen kautta. Pilvessä olevien koneiden määrä ei vain kasva jatkuvasti, vaan niitä myös päivitetään jatkuvasti ohjelmistotuen ja laitteistoominaisuuksien suhteen, jotta käyttäjät voivat suorittaa huippuluokan kokeita parhailla järjestelmillä, joita eri toimittajilla on tarjota. välttämätön kvanttirajojen nopealle etenemiselle." Pilven kyky tehdä kvanttilaskennasta helpommin saavutettavissa voi olla vaikutusta tulevaisuuden kvanttityövoiman kouluttamiseen, koska yhä useammat ihmiset pääsevät käyttämään tätä: teknologiaa. Kurssit kuten IBM:n Qiskit tarjoavat yksilöille mahdollisuuksia olla vuorovaikutuksessa kvanttilaskennan ja pilven kanssa todellisilla tuloksilla. Versluis lisäsi: "Tämä tarjoaa pääsyn opiskelijoille, mutta myös (yritys)tutkijoille. Se tarjoaa myös mekanismin kvanttitietokoneiden yhdistämiseksi muihin maailman tietokoneisiin, kuten supertietokoneisiin."
Pilvipohjainen kvanttilaskenta tarjoaa enemmän joustavuutta hybridimallien kanssa ja antaa käyttäjille mahdollisuuden kokeilla erilaisia kvanttilaskentalaitteistoja. Mittalin mukaan: "Joustavien pääsymallien ulkopuolella pilvi avaa myös tavan tarjota palveluita, joiden avulla käyttäjät voivat käyttää kvanttilaskentapalveluja joustavan, klassisen laskennan rinnalla työnkulkujen uudelleensuunnittelua varten paremman suorituskyvyn saavuttamiseksi. IBM kehittää parhaillaan työkaluja, joiden avulla käyttäjät voivat kokeilla näiden resurssien organisointia ja tällaisia arkkitehtuuria vaativia menetelmiä.
Niille, jotka haluavat hyödyntää teknologiaa omissa yrityksissään, pilvi voi olla myös tapa tehdä kvanttilaskennasta edullisempaa. Kuten Ravi selitti: ”Parempi saavutettavuus tarjoaa silti helpon pääsyn vain niille laitoksille, joilla on siihen varaa. Vaikka useimmat toimittajat sallivat jonkin verran ilmaista julkista pääsyä sekä hyvityksiä rajoitetulle tutkimukselle, tämä ei useinkaan riitä täysimittaiseen T&K-toimintaan niille, joilla ei ole etuoikeutettuja laitteita. Jotta kehittyvä alue, kuten kvanttilaskenta, menestyisi, tarvitsemme laajaa tutkimus- ja kehitystyötä kaikkialla maailmassa, ja myyjien on pidettävä tämä mielessä, varsinkin kun kysyntä kasvaa edelleen joka päivä. Muiden yritysten kanssa, kuten D-Wave järjestelmiä, jotka tarjoavat kvanttilaskentaa ja pilvipalvelua, pilvipohjaisten kvanttitietokoneiden määrä kasvaa, mikä antaa kiinnostuneille enemmän vaihtoehtoja valita ja tekee vaihtoehdoista kustannustehokkaampia.
Pilvipohjaisen kvanttilaskennan kasvava kysyntä voi kuitenkin olla myös sen romahdus. Pitkät odotusajat töiden suorittamiseen luovat pullonkaulan tietyille alustoille. "Jopa käyttäjille, joilla on jonkin verran etuoikeutettuja käyttöoikeuksia, koneen käytön odotusajat voivat usein olla useita tunteja ja joskus jopa päiviä!" Ravi huudahti. "Tämä pätee erityisesti uudempiin tarjontaan, kuten loukkuun jääneisiin ioneihin, jotka ovat korkealaatuisia, mutta määrältään rajoitettua." Pitkät odotusajat eivät vain aiheuta pullonkauloja, vaan voivat olla erityisen haitallisia monimutkaisemmille algoritmeille, kuten vaihtelevaa kvanttialgoritmeja, joita, kuten Ravi lisäsi: "pidetään lupaavina tuoda esille lähiajan kvanttietua. Satojen tai tuhansien tällaisten peräkkäisten töiden suorittaminen voi kestää viikkoja." Tämä viive on kriittinen monille sekä teollisuudessa että tutkimuksessa, koska heidän työpaikkansa eivät ehkä ole edes merkityksellisiä silloin, kun niitä käsitellään pilvessä, mikä lisää vaikeuksia.
On monia menetelmiä, jotka voivat parantaa näitä merkittäviä viiveitä. Yksi on lisätä kvanttitietokoneita pilvialustaan. Kuten toisen rekisterin avaaminen uloskirjautumisjonossa, tämä voisi hajauttaa enemmän työpaikkoja ja lyhentää odotusaikoja. Mittal uskoo, että käyttäjien on muutettava ohjelmistoa koskevia odotuksiaan. Kuten Mittal selitti: ”Kanttilaskennan käyttämiin malleihin ja palveluihin liittyvien odotusten hallitseminen kehittyy luonnollisesti tekniikan ja kykyjen kypsyessä. Mutta Ravi uskoo, että ratkaisun on tultava alustalta itseltään. "Yritykset ovat alkaneet tarjota hyvin integroitua klassisen ja kvanttihybridin tukea pilvessä, jotta nämä useat suoritukset voidaan suorittaa yhtenä yhden käyttäjän työnä", Ravi sanoi. ”Esimerkki on IBM Qiskit Runtime, joka lisää jatkuvasti joustavuuttaan ja tukeaan tukeakseen erilaisia iteratiivisia sovelluksia vastaavia kokeita, mutta matkaa on vielä paljon.”
Kenna Hughes-Castleberry on Inside Quantum Technologyn ja JILAn Science Communicatorin (kumppanuus Colorado Boulderin yliopiston ja NISTin välillä) kirjoittaja. Hänen kirjoitustyylinsä sisältävät syväteknologiaa, metaversumia ja kvanttitekniikkaa.
