By Kenna Hughes-Castleberry diposting 28 Okt 2022
“Kami melihat jumlah perangkat kuantum di cloud terus meningkat,” jelas Dr. Gokul Subramanian Ravi, seorang peneliti postdoctoral di University of Chicago. Ravi telah mempelajari komputasi kuantum berbasis cloud dan bahkan menerbitkannya kertas pada layanan. “Mencapai keunggulan kuantum praktis dalam waktu dekat akan membutuhkan koordinasi yang harmonis mulai dari mereka yang bekerja di tumpukan aplikasi hingga mereka yang membangun kebiasaan sebenarnya. Quantum in the cloud adalah salah satu langkah paling penting untuk mencapai keharmonisan ini.” Karena cloud menawarkan cara bagi pengguna untuk menguji, menjalankan, dan program komputer kuantum dari jarak jauh, ini adalah pilihan yang menarik bagi banyak perusahaan komputasi kuantum untuk diselidiki. “Di masa mendatang, komputasi kuantum tidak akan menjadi sumber daya komputasi yang tidak dapat dikirimkan secara lokal,” jelasnya Tushar Mittal, Manajer Produk Quantum Senior, di Cloud IBM. “Ini memiliki kompleksitas manajemen yang tidak ada untuk penerapan komputasi klasik, seperti kalibrasi aktif di lingkungan kriogenik. Bahkan penyebaran seperti di tempat bukanlah kotak yang berdiri sendiri- mereka masih dikelola secara lokal untuk menghitung layanan. Mengingat hal ini, cloud memungkinkan kami menyediakan model akses yang lebih intuitif dan fleksibel yang dapat memberikan akses komputasi kepada pengguna secara terukur.” Namun, karena meningkatnya permintaan layanan cloud, terjadi waktu tunggu yang lebih lama dan keterlambatan dalam menyelesaikan pekerjaan. Ini berarti bahwa komputasi kuantum dan cloud mungkin memiliki beberapa perbaikan yang harus dilakukan sebelum diadopsi secara lebih luas.
Cloud, sistem server jaringan jarak jauh yang berjalan di internet, menawarkan banyak layanan bagi pengguna. Dari penyimpanan hingga proyek kolaboratif, cloud digunakan oleh banyak perusahaan secara global karena fleksibilitas dan keserbagunaannya. Antarmuka sebenarnya itu sendiri bisa sangat rumit. “Yang terpenting adalah pengguna memahami bahwa berinteraksi dengan komputer kuantum memerlukan bahasa pemrograman lain dibandingkan dengan komputer cloud klasik,” jelas QuTech Kepala Rekayasa Divisi Komputasi Kuantum, Richard Versluis. “Bahasa ini, dalam banyak kasus bahasa rakitan kuantum (atau QASM) ditulis langsung oleh pengguna, dikompilasi dari bahasa tingkat yang lebih tinggi atau editor web khusus, cocok untuk komputer kuantum, digunakan untuk mengedit.” Baru belakangan ini komputasi kuantum mulai memanfaatkan cloud, sebagai platform perusahaan seperti Microsoft kuantum biru, Zapata Orquestra, dan Braket AWS memberikan lebih banyak aksesibilitas ke komputasi kuantum. “Mesin kuantum adalah sumber daya yang langka dan mahal,” kata Ravi. “Dalam waktu dekat dan menengah, harapannya adalah sebagian besar pengguna mesin kuantum, baik dari akademisi maupun industri, akan mengakses mesin kuantum melalui penawaran cloud. Tidak hanya mesin di cloud terus bertambah jumlahnya, tetapi mereka juga terus diperbarui dalam hal dukungan perangkat lunak dan kemampuan perangkat keras sehingga pengguna dapat melakukan eksperimen mutakhir pada sistem terbaik yang ditawarkan oleh berbagai vendor, yaitu suatu keharusan untuk kemajuan pesat perbatasan kuantum.” Kemampuan cloud untuk membuat komputasi kuantum lebih mudah diakses mungkin berpengaruh dalam membantu melatih tenaga kerja kuantum di masa depan, karena semakin banyak individu yang memiliki akses ke teknologi ini. Kursus seperti Qikit IBM menawarkan peluang bagi individu untuk berinteraksi dengan komputasi kuantum dan cloud dengan hasil nyata. Versluis menambahkan bahwa: “Ini menawarkan akses ke mahasiswa, tetapi juga ke peneliti (perusahaan). Ini juga menyediakan mekanisme untuk menghubungkan komputer kuantum ke komputer lain di dunia, seperti superkomputer.”
Komputasi kuantum berbasis cloud menawarkan lebih banyak fleksibilitas dengan model hybrid dan memungkinkan pengguna untuk mencoba berbagai jenis perangkat keras komputasi kuantum. Menurut Mittal: “Di luar model akses yang fleksibel, cloud juga membuka cara untuk memberikan layanan yang memungkinkan pengguna menggunakan layanan komputasi kuantum bersamaan dengan komputasi klasik yang elastis untuk merekayasa ulang alur kerja untuk kinerja yang lebih baik. IBM saat ini sedang mengembangkan alat untuk memungkinkan pengguna bereksperimen dengan orkestrasi sumber daya ini dan metode yang memerlukan arsitektur semacam itu.”
Bagi mereka yang ingin memanfaatkan teknologi untuk bisnis mereka sendiri, cloud juga bisa menjadi cara untuk membuat komputasi kuantum lebih terjangkau. Seperti yang dijelaskan Ravi: “Aksesibilitas yang lebih baik tetap hanya menawarkan kemudahan akses ke lembaga-lembaga yang mampu. Sementara sebagian besar vendor mengizinkan sejumlah akses publik gratis serta kredit untuk penelitian terbatas, ini seringkali tidak cukup untuk R&D penuh bagi mereka yang tidak memiliki akses perangkat istimewa. Agar area yang sedang berkembang seperti komputasi kuantum berhasil, kami memerlukan R&D ekstensif di seluruh dunia, dan vendor perlu mengingat hal ini, terutama karena permintaan terus meningkat setiap hari.” Dengan lebih banyak perusahaan seperti D-Wave sistem, menawarkan komputasi kuantum dan cloud, jumlah komputer kuantum berbasis cloud meningkat, memungkinkan lebih banyak opsi untuk dipilih oleh pihak yang berkepentingan, dan membuat opsi lebih hemat biaya.
Namun meningkatnya permintaan untuk komputasi kuantum berbasis cloud juga bisa menjadi kejatuhannya. Waktu tunggu yang lama untuk menjalankan pekerjaan menciptakan hambatan bagi platform tertentu. “Bahkan untuk pengguna dengan tingkat akses istimewa tertentu, waktu tunggu untuk akses mesin seringkali berjam-jam dan terkadang bahkan berhari-hari!” seru Ravi. “Hal ini terutama berlaku untuk penawaran yang lebih baru, seperti mesin trap-ion, yang berkualitas tinggi tetapi jumlahnya lebih terbatas.” Waktu tunggu yang lama tidak hanya menyebabkan kemacetan tetapi juga bisa sangat berbahaya bagi algoritme yang lebih kompleks, seperti variasional algoritma kuantum, yang, seperti yang ditambahkan Ravi: “dianggap menjanjikan untuk menunjukkan keunggulan kuantum jangka pendek. Menjalankan ratusan atau ribuan pekerjaan berurutan seperti itu bisa memakan waktu berminggu-minggu.” Jeda waktu ini sangat penting bagi banyak orang baik di industri maupun penelitian, karena pekerjaan mereka bahkan mungkin tidak relevan saat diproses di cloud, sehingga menimbulkan lebih banyak kesulitan.
Ada banyak metode yang dapat memperbaiki kelambatan yang signifikan ini. Salah satunya adalah menambahkan lebih banyak komputer kuantum ke platform cloud. Seperti membuka register lain di antrean check-out, ini dapat membubarkan lebih banyak pekerjaan dan menciptakan waktu tunggu yang lebih singkat. Mittal percaya bahwa pengguna perlu mengubah ekspektasi mereka terhadap perangkat lunak. Seperti yang dijelaskan Mittal: “Mengelola ekspektasi bahwa mengakses model dan layanan yang digunakan pengguna untuk menggunakan komputasi kuantum akan berkembang secara alami seiring dengan matangnya teknologi dan kemampuan. ” Tapi Ravi yakin solusi harus datang dari platform itu sendiri. “Perusahaan telah mulai menawarkan dukungan hibrid klasik-kuantum yang terintegrasi dengan baik di cloud sehingga beberapa eksekusi ini dapat dijalankan sebagai satu pekerjaan pengguna tunggal,” kata Ravi. “Contohnya IBM Waktu Proses Qiskit, yang terus meningkatkan fleksibilitas dan dukungannya untuk mendukung berbagai eksperimen yang sesuai dengan aplikasi iteratif, tetapi jalan masih panjang.”
Kenna Hughes-Castleberry adalah staf penulis di Inside Quantum Technology dan Science Communicator di JILA (kemitraan antara University of Colorado Boulder dan NIST). Ketukan tulisannya termasuk teknologi dalam, metaverse, dan teknologi kuantum.
