By קנה יוז-קסטלברי פורסם ב-28 באוקטובר 2022
"אנו רואים את מספר המכשירים הקוונטיים בענן גדל כל הזמן", הסביר ד"ר. גוקול סוברמאניאן ראווי, חוקר פוסט-דוקטורט באוניברסיטת שיקגו. ראווי חקר מחשוב קוונטי מבוסס ענן ואף פרסם נייר על השירות. "השגת יתרון קוונטי מעשי בעתיד הקרוב ידרוש תיאום הרמוני החל מהעובדים בערימת היישומים ועד לאלו שבונים את ההרגלים בפועל. קוואנטום בענן הוא בין השלבים הקריטיים ביותר להשגת הרמוניה זו". מכיוון שהענן מציע דרך למשתמשים לבדוק, להפעיל ו התוכנית מחשבים קוונטיים מרחוק, זוהי אפשרות אטרקטיבית עבור חברות מחשוב קוונטי רבות לחקור. "בעתיד הנראה לעין, מחשוב קוונטי לא יהיה משאב מחשוב שלא ניתן לספק בשטח", הסביר טושאר מיטל, מנהל המוצר הקוונטי הבכיר, ב IBM Cloud. "יש לו מורכבויות ניהול שאינן קיימות לפריסת מחשוב קלאסית, כגון כיולים פעילים בסביבות קריוגניות. אפילו פריסות דומות ל-Prem אינן קופסאות עצמאיות- הן עדיין מקומיות מנוהלות לשירותי מחשוב. בהתחשב בכך, הענן מאפשר לנו לספק מודלים אינטואיטיביים וגמישים יותר של גישה שיכולים לספק גישה ממוחשבת למשתמשים בצורה מדורגת". עם זאת, בשל הביקוש הגובר לשירותי ענן, ישנם זמני המתנה ועיכובים ארוכים יותר בהשלמת עבודות. המשמעות היא שלמחשוב קוונטי ולענן יש כמה שיפורים לעשות לפני שיאומצו באופן נרחב יותר.
הענן, מערכת של שרתי רשת מרוחקים הפועלים באינטרנט, מציעה שירותים רבים למשתמשים. מאחסון ועד פרויקטים שיתופיים, הענן מנוצל על ידי חברות רבות ברחבי העולם בשל הגמישות והרבגוניות שלו. הממשק עצמו יכול להיות די מסובך. "החשיבות העיקרית היא שהמשתמש מבין שהתממשקות עם מחשב קוונטי דורשת שפת תכנות אחרת בהשוואה למחשבי ענן קלאסיים", הסביר. QuTech ראש הנדסה של חטיבת המחשוב הקוונטי, ריצ'רד ורסלויס. "שפה זו, ברוב המקרים שפת אסמבלי קוונטים (או QASM) נכתבת ישירות על ידי המשתמש, מורכבת משפה ברמה גבוהה יותר או לעריכה משמשת עורך אינטרנט מיוחד המתאים למחשבים קוונטיים." רק לאחרונה החל המחשוב הקוונטי למנף את הענן, שכן פלטפורמות החברה כמו זו של מיקרוסופט קוונטית תכולה, של זפאטה אורקסטרה, ו הבלם של AWS לספק נגישות רבה יותר למחשוב קוונטי. "מכונות קוונטיות הן משאבים נדירים ויקרים", קבע רבי. "בעתיד המיידי והבינוני, הצפי הוא שרוב המשתמשים במכונות קוונטיות, הן מהאקדמיה והן מהתעשייה, יגשו למכונות קוונטיות דרך הצעות ענן. לא רק שהמכונות בענן גדלות כל הזמן במספרן, אלא שהן גם מתעדכנות כל הזמן מבחינת תמיכת התוכנה ויכולות החומרה שלהן, כך שמשתמשים יכולים לבצע ניסויים מתקדמים במערכות הטובות ביותר שיש לספקים שונים להציע, כלומר חובה להתקדמות מהירה של גבולות קוונטיים." היכולת של הענן להפוך את המחשוב הקוונטי לנגיש יותר עשויה להיות משפיעה בסיוע להכשיר את כוח העבודה הקוונטי העתידי, שכן ליותר אנשים יש גישה לזה: טכנולוגיה. קורסים כמו Qiskit של יבמ מציעים הזדמנויות לאנשים לקיים אינטראקציה עם מחשוב קוונטי ועם הענן עם תוצאות אמיתיות. ורסלויס הוסיף כי: "זה מציע גישה לסטודנטים, אבל גם לחוקרים (חברה). הוא גם מספק מנגנון לחיבור מחשבים קוונטיים למחשבים אחרים בעולם, כמו מחשבי-על".
מחשוב קוונטי מבוסס ענן מציע גמישות רבה יותר עם דגמים היברידיים ומאפשר למשתמשים לנסות סוגים שונים של חומרת מחשוב קוונטי. לדברי מיטאל: "מחוץ למודלים של גישה גמישה, הענן גם פותח דרך לספק שירותים המאפשרים למשתמשים להשתמש בשירותי מחשוב קוונטי לצד מחשוב אלסטי וקלאסי כדי להנדס מחדש זרימות עבודה לביצועים טובים יותר. יבמ מפתחת כיום כלים שיאפשרו למשתמשים להתנסות בתזמור של משאבים אלה ובשיטות הדורשות ארכיטקטורות כאלה".
עבור אלה המחפשים למנף את הטכנולוגיה עבור העסקים שלהם, הענן יכול להיות גם דרך להפוך את המחשוב הקוונטי למשתלם יותר. כפי שרבי הסביר: "נגישות טובה יותר עדיין מציעה רק גישה נוחה לאותם מוסדות שיכולים להרשות זאת לעצמם. בעוד שרוב הספקים מאפשרים כמות מסוימת של גישה ציבורית חופשית, כמו גם זיכויים עבור מחקר מוגבל, זה לעתים קרובות לא מספיק עבור מו"פ מלא עבור אלה ללא גישה מוסמכת למכשיר. כדי שתחום מתפתח כמו מחשוב קוונטי יצליח, נזדקק למחקר ופיתוח נרחב ברחבי העולם כולו, והספקים צריכים לזכור זאת, במיוחד כשהביקוש ממשיך לגדול מדי יום". עם חברות נוספות כגון D- גל מערכות, המציעות מחשוב קוונטי ואת הענן, מספר המחשבים הקוונטים מבוססי הענן עולה, מה שמאפשר אפשרויות רבות יותר למעוניינים לבחור מהן, והופכת את האפשרויות לחסכוניות יותר.
עם זאת, הביקוש הגובר למחשוב קוונטי מבוסס ענן עשוי להיות גם נפילתו. זמני המתנה ארוכים להפעלת עבודות יוצרים צוואר בקבוק עבור פלטפורמות מסוימות. "אפילו עבור משתמשים עם רמה מסוימת של גישה מוסמכת, זמני ההמתנה לגישה למכונה יכולים להיות לרוב שעות רבות ולפעמים אפילו ימים!" קרא רבי. "זה נכון במיוחד עבור הצעות עדכניות יותר, כגון מכונות ליונים לכודים, שהן באיכות גבוהה אך מוגבלת יותר במספרן." זמני המתנה ארוכים לא רק גורמים לצווארי בקבוק אלא יכולים להזיק במיוחד לאלגוריתם מורכבים יותר, כמו וריאציות אלגוריתמים קוונטיים, שכפי שהוסיף ראווי: "נחשבים למבטיחים להציג יתרון קוונטי בטווח הקרוב. הפעלת מאות או אלפי עבודות עוקבות כאלה יכולה לקחת שבועות." פיגור זמן זה קריטי עבור רבים הן בתעשייה והן במחקר, שכן ייתכן שהעבודות שלהם אפילו לא יהיו רלוונטיות עד לעיבוד שלהן בענן, מה שיוצר קשיים נוספים.
ישנן שיטות רבות שיכולות לשפר את הפיגורים המשמעותיים הללו. האחת היא להוסיף עוד מחשבים קוונטיים לפלטפורמת הענן. כמו פתיחת פנקס נוסף בתור צ'ק-אאוט, הדבר עלול לפזר יותר משרות וליצור זמני המתנה קצרים יותר. מיטל מאמינה שמשתמשים צריכים לשנות את הציפיות שלהם מהתוכנה. כפי שהסבירה מיטאל: "ניהול הציפיות מהגישה למודלים ולשירותים שבהם משתמשים משתמשים כדי לצרוך מחשוב קוונטי יתפתח באופן טבעי ככל שהטכנולוגיה והיכולות יבשילו. אבל ראווי מאמין שפתרון צריך להגיע מהפלטפורמה עצמה. "חברות החלו להציע תמיכה היברידית קלאסית-קוונטית משולבת היטב בענן כך שניתן לבצע את הביצועים המרובים הללו כעבודה אחת של משתמש יחיד", אמר רבי. "דוגמה לכך היא IBM's זמן ריצה של Qiskit, אשר מגבירה ללא הרף את הגמישות והתמיכה שלה כדי לתמוך במגוון ניסויים התואמים ליישומים איטרטיביים, אך הדרך עוד ארוכה".
קנה יוז-קסטלברי היא כותבת צוות ב-Inside Quantum Technology ו-Science Communicator ב-JILA (שותפות בין אוניברסיטת קולורדו בולדר ו-NIST). פעימות הכתיבה שלה כוללות Deep Tech, Metaverse וטכנולוגיה קוונטית.
