By Kenna Hughes-Castleberry postat pe 28 octombrie 2022
„Vedem că numărul de dispozitive cuantice din cloud crește constant”, a explicat dr. Gokul Subramanian Ravi, cercetător postdoctoral la Universitatea din Chicago. Ravi a studiat calculul cuantic bazat pe cloud și chiar a publicat o hartie pe serviciu. „Atingerea unui avantaj cuantic practic în viitorul apropiat va necesita o coordonare armonioasă, începând de la cei care lucrează în stiva de aplicații până la cei care își construiesc obiceiurile reale. Quantum în nor este printre cei mai critici pași pentru a obține această armonie.” Deoarece cloud-ul oferă utilizatorilor o modalitate de a testa, rula și program computere cuantice de la distanță, este o opțiune atractivă de investigat pentru multe companii de calcul cuantic. „În viitorul previzibil, calculul cuantic nu va fi o resursă de calcul care nu poate fi livrată on-premise”, a explicat Tushar Mittal, Senior Quantum Product Manager, la IBM Cloud. „Are complexități de management care nu există pentru implementarea computerelor clasice, cum ar fi calibrări active în medii criogenice. Chiar și implementările de tip on-prem nu sunt cutii de sine stătătoare - sunt încă localizate și gestionate pentru a calcula servicii. Având în vedere acest lucru, cloud-ul ne permite să oferim modele de acces mai intuitive și mai flexibile, care pot oferi utilizatorilor acces la computere scalabil.” Cu toate acestea, din cauza cererii tot mai mari de servicii cloud, există timpi de așteptare mai mari și întârzieri în finalizarea lucrărilor. Aceasta înseamnă că calculul cuantic și cloud-ul pot avea unele îmbunătățiri de făcut înainte de a deveni adoptate pe scară largă.
Cloud-ul, un sistem de servere de rețea la distanță care rulează pe internet, oferă multe servicii pentru utilizatori. De la stocare la proiecte de colaborare, cloud-ul este utilizat de multe companii la nivel global pentru flexibilitatea și versatilitatea sa. De fapt, interfața în sine poate fi destul de complicată. „Importanța principală este ca utilizatorul să înțeleagă că interfața cu un computer cuantic necesită un alt limbaj de programare în comparație cu computerele clasice în cloud”, a explicat. QuTech Director de inginerie al diviziei de calcul cuantic, Richard Versluis. „Acest limbaj, în cele mai multe cazuri un limbaj de asamblare cuantică (sau QASM) este scris direct de utilizator, compilat dintr-un limbaj de nivel superior sau un editor web special, potrivit pentru calculatoarele cuantice, este folosit pentru editare.” Abia recent, calculul cuantic a început să folosească cloud-ul, deoarece platformele companiei precum Microsoft Azur Quantum, al lui Zapata Orchestra, și Suportul AWS oferă mai multă accesibilitate la calculul cuantic. „Mașinile cuantice sunt resurse rare și costisitoare”, a spus Ravi. „În viitorul imediat și intermediar, se așteaptă ca majoritatea utilizatorilor de mașini cuantice, atât din mediul academic, cât și din industrie, să acceseze mașini cuantice prin oferte cloud. Nu numai că mașinile de pe cloud cresc în mod constant ca număr, dar sunt, de asemenea, actualizate constant în ceea ce privește suportul software și capabilitățile hardware, astfel încât utilizatorii să poată efectua experimente de ultimă oră pe cele mai bune sisteme pe care diverși furnizori le au de oferit, ceea ce este o necesitate pentru avansarea rapidă a frontierelor cuantice.” Capacitatea cloud-ului de a face calculul cuantic mai accesibil poate fi influentă în a ajuta la formarea viitoarei forțe de muncă cuantice, deoarece mai mulți indivizi au acces la aceasta: tehnologie. Cursuri ca Qiskit de la IBM oferă indivizilor oportunități de a interacționa cu calculul cuantic și cloud-ul cu rezultate reale. Versluis a adăugat că: „Acest lucru oferă acces studenților, dar și cercetătorilor (companii). De asemenea, oferă un mecanism de conectare a calculatoarelor cuantice la alte computere din lume, cum ar fi supercalculatoarele.”
Calcularea cuantică bazată pe cloud oferă mai multă flexibilitate cu modelele hibride și permite utilizatorilor să încerce diferite tipuri de hardware de calcul cuantic. Potrivit lui Mittal: „În afara modelelor de acces flexibil, cloud-ul deblochează, de asemenea, o modalitate de a furniza servicii care permit utilizatorilor să utilizeze servicii de calcul cuantic alături de calcularea elastică, clasică, pentru a reproiecta fluxurile de lucru pentru o performanță mai bună. IBM dezvoltă în prezent instrumente care să permită utilizatorilor să experimenteze orchestrarea acestor resurse și metodele care necesită astfel de arhitecturi.”
Pentru cei care doresc să folosească tehnologia pentru propriile lor afaceri, cloud-ul poate fi, de asemenea, o modalitate de a face calculul cuantic mai accesibil. După cum a explicat Ravi: „O mai bună accesibilitate oferă totuși doar acces facil acelor instituții care își permit. În timp ce majoritatea furnizorilor permit o anumită cantitate de acces public gratuit, precum și credite pentru cercetare limitată, acest lucru este adesea insuficient pentru cercetare și dezvoltare cu drepturi depline pentru cei care nu au acces privilegiat la dispozitiv. Pentru ca un domeniu în curs de dezvoltare precum calculul cuantic să aibă succes, vom avea nevoie de cercetare și dezvoltare extinsă pe întreg globul, iar furnizorii trebuie să țină cont de acest lucru, mai ales că cererea continuă să crească în fiecare zi.” Cu mai multe companii precum D-Wave sisteme, oferind calcul cuantic și cloud, numărul de calculatoare cuantice bazate pe cloud crește, permițând părților interesate să aleagă mai multe opțiuni și făcând opțiunile mai rentabile.
Cu toate acestea, cererea în creștere pentru calculul cuantic bazat pe cloud ar putea fi, de asemenea, căderea acesteia. Timpii lungi de așteptare pentru rularea joburilor creează un blocaj pentru anumite platforme. „Chiar și pentru utilizatorii cu un anumit nivel de acces privilegiat, timpii de așteptare pentru accesul la mașină pot fi adesea de multe ore și uneori chiar de zile!” a exclamat Ravi. „Acest lucru este valabil mai ales pentru ofertele mai recente, cum ar fi mașinile cu ioni prinși, care sunt de înaltă calitate, dar sunt mai limitate ca număr.” Timpul lung de așteptare nu numai că provoacă blocaje, dar poate fi deosebit de dăunător pentru algoritmi mai complexi, cum ar fi variațională algoritmi cuantici, care, după cum a adăugat Ravi: „sunt considerați promițători pentru a prezenta avantaje cuantice pe termen scurt. Rularea a sute sau mii de astfel de joburi secvențiale poate dura săptămâni.” Acest decalaj de timp este esențial pentru mulți atât din industrie, cât și din cercetare, deoarece locurile lor de muncă pot să nu fie nici măcar relevante în momentul în care sunt procesate în cloud, creând mai multe dificultăți.
Există multe metode care ar putea îmbunătăți aceste întârzieri semnificative. Una este să adăugați mai multe computere cuantice pe platforma cloud. La fel ca deschiderea unui alt registru într-o linie de check-out, acest lucru ar putea dispersa mai multe locuri de muncă și poate crea timpi de așteptare mai scurti. Mittal consideră că utilizatorii trebuie să-și schimbe așteptările față de software. După cum a explicat Mittal: „Gestionarea așteptărilor privind modelele de acces și serviciile pe care utilizatorii le folosesc pentru a consuma calculul cuantic va evolua în mod natural pe măsură ce tehnologia și capacitățile se maturizează. ” Dar Ravi crede că o soluție trebuie să vină de la platformă în sine. „Companiile au început să ofere suport hibrid clasic-cuantic bine integrat în cloud, astfel încât aceste execuții multiple să poată fi executate ca un singur utilizator”, a spus Ravi. „Un exemplu este IBM Qiskit Runtime, care își crește în mod constant flexibilitatea și suportul pentru a susține o varietate de experimente corespunzătoare aplicațiilor iterative, dar mai este un drum lung de parcurs.”
Kenna Hughes-Castleberry este scriitoare la Inside Quantum Technology și Science Communicator la JILA (un parteneriat între Universitatea din Colorado Boulder și NIST). Bataile ei de scris includ tehnologia profundă, metaversul și tehnologia cuantică.
