By Kenna Hughes-Castleberry pubblicato il 28 ottobre 2022
"Vediamo che il numero di dispositivi quantistici nel cloud è in costante aumento", ha spiegato il dott. Gokul Subramanian Ravi, un ricercatore post-dottorato presso l'Università di Chicago. Ravi ha studiato il calcolo quantistico basato su cloud e ha persino pubblicato un documento sul servizio. “Il raggiungimento di un vantaggio quantistico pratico nel prossimo futuro richiederà un coordinamento armonioso a partire da coloro che lavorano nello stack dell'applicazione a coloro che costruiscono le abitudini effettive. Quantum in the cloud è tra i passaggi più critici per raggiungere questa armonia”. Poiché il cloud offre agli utenti un modo per testare, eseguire e Programma computer quantistici da remoto, è un'opzione interessante per molte aziende di informatica quantistica su cui indagare. "Nel prossimo futuro, il calcolo quantistico non sarà una risorsa di calcolo che non può essere fornita in locale", ha spiegato Tushar Mittal, Senior Quantum Product Manager, presso IBM Cloud. “Ha complessità gestionali che non esistono per l'implementazione di computer classici, come le calibrazioni attive in ambienti criogenici. Anche le distribuzioni on-premise non sono scatole autonome: sono ancora localizzate gestite per elaborare i servizi. Detto questo, il cloud ci consente di fornire modelli di accesso più intuitivi e flessibili in grado di fornire agli utenti l'accesso al calcolo in modo scalabile". Tuttavia, a causa della crescente domanda di servizi cloud, ci sono tempi di attesa più lunghi e ritardi nel completamento dei lavori. Ciò significa che l'informatica quantistica e il cloud potrebbero avere alcuni miglioramenti da fare prima di essere adottati più ampiamente.
Il cloud, un sistema di server di rete remoti in esecuzione su Internet, offre molti servizi agli utenti. Dall'archiviazione ai progetti collaborativi, il cloud è utilizzato da molte aziende a livello globale per la sua flessibilità e versatilità. L'interfaccia stessa può essere piuttosto complicata. "L'importanza principale è che l'utente capisca che l'interfacciamento con un computer quantistico richiede un altro linguaggio di programmazione rispetto ai classici computer cloud", ha spiegato QuTech Engineering Lead della Quantum Computing Division, Riccardo Versluis. "Questo linguaggio, nella maggior parte dei casi un linguaggio di assemblaggio quantistico (o QASM) è scritto direttamente dall'utente, compilato da un linguaggio di livello superiore o da uno speciale editor web, adatto ai computer quantistici, viene utilizzato per l'editing". È stato solo di recente che il calcolo quantistico ha iniziato a sfruttare il cloud, come piattaforme aziendali come quella di Microsoft Azure Quantum, di Zapata Orchestrae Braket di AWS fornire maggiore accessibilità al calcolo quantistico. "Le macchine quantistiche sono risorse scarse e costose", ha affermato Ravi. “Nel futuro immediato e intermedio, l'aspettativa è che la maggior parte degli utenti di macchine quantistiche, sia dal mondo accademico che industriale, accederà alle macchine quantistiche attraverso le offerte cloud. Non solo le macchine sul cloud sono in costante crescita di numero, ma sono anche costantemente aggiornate in termini di supporto software e capacità hardware in modo che gli utenti possano eseguire esperimenti all'avanguardia sui migliori sistemi che i vari fornitori hanno da offrire, ovvero un must per il rapido avanzamento delle frontiere quantistiche. La capacità del cloud di rendere il calcolo quantistico più accessibile può essere influente nell'aiutare a formare la futura forza lavoro quantistica, poiché più persone hanno accesso a questo: la tecnologia. Corsi come Qiskit di IBM offrire opportunità alle persone di interagire con l'informatica quantistica e il cloud con risultati reali. Versluis ha aggiunto che: “Questo offre accesso agli studenti, ma anche ai ricercatori (aziendali). Fornisce anche un meccanismo per connettere i computer quantistici ad altri computer nel mondo, come i supercomputer”.
Il calcolo quantistico basato su cloud offre maggiore flessibilità con i modelli ibridi e consente agli utenti di provare diversi tipi di hardware di calcolo quantistico. Secondo Mittal: “Al di fuori dei modelli di accesso flessibile, il cloud sblocca anche un modo per fornire servizi che consentono agli utenti di utilizzare i servizi di calcolo quantistico insieme al calcolo elastico e classico per riprogettare i flussi di lavoro per prestazioni migliori. IBM sta attualmente sviluppando strumenti per consentire agli utenti di sperimentare l'orchestrazione di queste risorse e i metodi che richiedono tali architetture.
Per coloro che cercano di sfruttare la tecnologia per le proprie attività, il cloud può anche essere un modo per rendere il calcolo quantistico più conveniente. Come ha spiegato Ravi: “Una migliore accessibilità offre ancora facilità di accesso solo a quelle istituzioni che possono permetterselo. Sebbene la maggior parte dei fornitori consenta una certa quantità di accesso pubblico gratuito e crediti per ricerche limitate, questo è spesso insufficiente per la ricerca e lo sviluppo a tutti gli effetti per coloro che non dispongono di accesso privilegiato al dispositivo. Affinché un'area emergente come il calcolo quantistico abbia successo, avremo bisogno di un'ampia attività di ricerca e sviluppo in tutto il mondo e i fornitori devono tenerlo a mente, soprattutto perché la domanda continua ad aumentare ogni giorno". Con più aziende come D-Wave sistemi, offrendo il calcolo quantistico e il cloud, il numero di computer quantistici basati su cloud aumenta, consentendo alle parti interessate di scegliere tra più opzioni e rendendo le opzioni più convenienti.
Tuttavia, la crescente domanda di calcolo quantistico basato su cloud potrebbe anche essere la sua rovina. I lunghi tempi di attesa per l'esecuzione dei lavori creano un collo di bottiglia per determinate piattaforme. "Anche per gli utenti con un certo livello di accesso privilegiato, i tempi di attesa per l'accesso alla macchina possono spesso essere di molte ore e talvolta persino di giorni!" esclamò Ravi. “Ciò è particolarmente vero per le offerte più recenti, come le macchine a ioni intrappolati, che sono di alta qualità ma in numero più limitato”. I lunghi tempi di attesa non solo causano colli di bottiglia, ma possono essere particolarmente dannosi per algoritmi più complessi, come variazionale algoritmi quantistici, che, come ha aggiunto Ravi: “sono considerati promettenti per mostrare vantaggi quantistici a breve termine. L'esecuzione di centinaia o migliaia di tali lavori sequenziali può richiedere settimane". Questo intervallo di tempo è fondamentale per molti sia nell'industria che nella ricerca, poiché i loro lavori potrebbero non essere nemmeno rilevanti nel momento in cui vengono elaborati nel cloud, creando maggiori difficoltà.
Esistono molti metodi che potrebbero migliorare questi ritardi significativi. Uno è aggiungere più computer quantistici alla piattaforma cloud. Come l'apertura di un altro registratore di cassa in coda alla cassa, ciò potrebbe disperdere più posti di lavoro e creare tempi di attesa più brevi. Mittal ritiene che gli utenti debbano cambiare le proprie aspettative nei confronti del software. Come ha spiegato Mittal: “La gestione delle aspettative di accesso ai modelli e ai servizi che gli utenti utilizzano per consumare il calcolo quantistico si evolverà naturalmente man mano che la tecnologia e le capacità maturano. Ma Ravi crede che una soluzione debba venire dalla piattaforma stessa. "Le aziende hanno iniziato a offrire un supporto ibrido classico-quantistico ben integrato nel cloud in modo che queste esecuzioni multiple possano essere eseguite come un lavoro per utente singolo", ha affermato Ravi. “Un esempio è quello di IBM Runtime Qiskit, che aumenta costantemente la sua flessibilità e il suo supporto per supportare una varietà di esperimenti corrispondenti ad applicazioni iterative, ma c'è ancora molta strada da fare".
Kenna Hughes-Castleberry è una scrittrice presso Inside Quantum Technology e Science Communicator presso JILA (una partnership tra l'Università del Colorado Boulder e il NIST). I suoi ritmi di scrittura includono la tecnologia profonda, il metaverso e la tecnologia quantistica.
