By เคนน่า ฮิวจส์-คาสเซิลเบอร์รี่ โพสต์เมื่อ 28 ต.ค. 2022
“เราเห็นจำนวนอุปกรณ์ควอนตัมในระบบคลาวด์เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง” ดร. โกกุล สุบรามาเนียน ราวีนักวิจัยหลังปริญญาเอกที่มหาวิทยาลัยชิคาโก Ravi ได้ศึกษาคอมพิวเตอร์ควอนตัมบนคลาวด์และเผยแพร่ กระดาษ เกี่ยวกับบริการ “การบรรลุความได้เปรียบเชิงควอนตัมในทางปฏิบัติในอนาคตอันใกล้นี้จำเป็นต้องอาศัยการประสานงานที่สอดคล้องกัน เริ่มตั้งแต่ผู้ที่ทำงานในแอปพลิเคชันสแต็กไปจนถึงผู้ที่สร้างนิสัยที่แท้จริง ควอนตัมในคลาวด์เป็นหนึ่งในขั้นตอนที่สำคัญที่สุดในการบรรลุความสอดคล้องนี้” เนื่องจากระบบคลาวด์นำเสนอวิธีสำหรับผู้ใช้ในการทดสอบ เรียกใช้ และ โครงการ คอมพิวเตอร์ควอนตัมจากระยะไกล เป็นตัวเลือกที่น่าสนใจสำหรับบริษัทคอมพิวเตอร์ควอนตัมหลายแห่งในการตรวจสอบ “ในอนาคตอันใกล้ ควอนตัมคอมพิวติ้งจะไม่เป็นทรัพยากรการประมวลผลที่ไม่สามารถส่งมอบในองค์กรได้” อธิบาย ทูชาร์ มิททาลผู้จัดการผลิตภัณฑ์ควอนตัมอาวุโสที่ IBM Cloud. “มันมีความซับซ้อนในการจัดการที่ไม่มีอยู่จริงสำหรับการปรับใช้คอมพิวเตอร์แบบคลาสสิก เช่น การปรับเทียบแบบแอคทีฟในสภาพแวดล้อมการแช่แข็ง แม้แต่การปรับใช้ในสถานที่จริงก็ไม่ใช่กล่องแบบสแตนด์อโลน แต่ก็ยังคงได้รับการแปลเป็นภาษาท้องถิ่นเพื่อจัดการบริการประมวลผล ด้วยเหตุนี้ คลาวด์จึงช่วยให้เราสามารถจัดหาโมเดลการเข้าถึงที่ใช้งานง่ายและยืดหยุ่นมากขึ้น ซึ่งสามารถมอบการเข้าถึงการประมวลผลแก่ผู้ใช้แบบปรับขนาดได้” อย่างไรก็ตาม เนื่องจากความต้องการที่เพิ่มขึ้นสำหรับบริการคลาวด์ มีเวลารอนานขึ้นและล่าช้าในการทำงานให้เสร็จ ซึ่งหมายความว่าควอนตัมคอมพิวติ้งและคลาวด์อาจมีการปรับปรุงก่อนที่จะนำไปใช้อย่างแพร่หลายมากขึ้น
คลาวด์ ซึ่งเป็นระบบของเซิร์ฟเวอร์เครือข่ายระยะไกลที่ทำงานบนอินเทอร์เน็ต ให้บริการมากมายแก่ผู้ใช้ จากที่เก็บข้อมูลไปจนถึงโครงการความร่วมมือ คลาวด์ถูกใช้โดยหลายบริษัททั่วโลกเพื่อความยืดหยุ่นและความสามารถรอบด้าน อินเทอร์เฟซจริงนั้นค่อนข้างซับซ้อน “ความสำคัญหลักคือผู้ใช้เข้าใจว่าการเชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์ควอนตัมต้องใช้ภาษาโปรแกรมอื่นเมื่อเทียบกับคอมพิวเตอร์ระบบคลาวด์แบบดั้งเดิม” อธิบาย คิวเทค หัวหน้าฝ่ายวิศวกรรมของแผนกคอมพิวเตอร์ควอนตัม ริชาร์ด เวอร์สลุยส์. “ภาษานี้ ในกรณีส่วนใหญ่ ภาษาแอสเซมบลีควอนตัม (หรือ QASM) เขียนโดยผู้ใช้โดยตรง รวบรวมจากภาษาระดับที่สูงกว่าหรือโปรแกรมแก้ไขเว็บพิเศษ เหมาะสำหรับคอมพิวเตอร์ควอนตัม ใช้สำหรับแก้ไข” เมื่อเร็ว ๆ นี้ การประมวลผลแบบควอนตัมได้เริ่มใช้ประโยชน์จากระบบคลาวด์ เนื่องจากแพลตฟอร์มของบริษัท เช่น Microsoft อาซัวร์ควอนตัม, ซาปาต้า วงออเคสตราและ เบรคของ AWS ให้การเข้าถึงคอมพิวเตอร์ควอนตัมได้มากขึ้น “เครื่องควอนตัมเป็นทรัพยากรที่หายากและมีราคาแพง” Ravi กล่าว “ในอนาคตอันใกล้และระยะกลาง ความคาดหวังคือผู้ใช้เครื่องควอนตัมส่วนใหญ่จากทั้งสถาบันการศึกษาและภาคอุตสาหกรรม จะเข้าถึงเครื่องควอนตัมผ่านบริการคลาวด์ เครื่องจักรบนคลาวด์ไม่เพียงเพิ่มจำนวนขึ้นอย่างต่อเนื่องเท่านั้น แต่ยังได้รับการปรับปรุงอย่างต่อเนื่องในแง่ของการรองรับซอฟต์แวร์และความสามารถของฮาร์ดแวร์ เพื่อให้ผู้ใช้สามารถทำการทดลองที่ล้ำสมัยบนระบบที่ดีที่สุดที่ผู้จำหน่ายต่างๆ นำเสนอ ซึ่งได้แก่ จำเป็นสำหรับความก้าวหน้าอย่างรวดเร็วของพรมแดนควอนตัม” ความสามารถของคลาวด์ในการทำให้คอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถเข้าถึงได้มากขึ้นอาจมีอิทธิพลในการช่วยฝึกอบรมพนักงานควอนตัมในอนาคต เนื่องจากมีบุคคลจำนวนมากขึ้นที่สามารถเข้าถึงเทคโนโลยีนี้ หลักสูตรเช่น Qiskit ของ IBM มอบโอกาสให้บุคคลโต้ตอบกับควอนตัมคอมพิวติ้งและคลาวด์ด้วยผลลัพธ์ที่แท้จริง Versluis เสริมว่า: "สิ่งนี้ให้การเข้าถึงแก่นักเรียน แต่ยังรวมถึงนักวิจัย (บริษัท) ด้วย นอกจากนี้ยังมีกลไกในการเชื่อมต่อควอนตัมคอมพิวเตอร์กับคอมพิวเตอร์เครื่องอื่นๆ ในโลก เช่น ซูเปอร์คอมพิวเตอร์”
การประมวลผลแบบควอนตัมบนคลาวด์ให้ความยืดหยุ่นมากขึ้นด้วยรุ่นไฮบริด และช่วยให้ผู้ใช้สามารถลองใช้ฮาร์ดแวร์คอมพิวเตอร์ควอนตัมประเภทต่างๆ Mittal กล่าวว่า “นอกเหนือไปจากรูปแบบการเข้าถึงที่ยืดหยุ่นแล้ว คลาวด์ยังปลดล็อกวิธีการให้บริการที่ช่วยให้ผู้ใช้สามารถใช้บริการคอมพิวเตอร์ควอนตัมควบคู่ไปกับการประมวลผลแบบคลาสสิกที่ยืดหยุ่นได้ เพื่อปรับโครงสร้างเวิร์กโฟลว์ใหม่เพื่อประสิทธิภาพที่ดีขึ้น ขณะนี้ไอบีเอ็มกำลังพัฒนาเครื่องมือเพื่อให้ผู้ใช้สามารถทดลองการประสานทรัพยากรเหล่านี้และวิธีการที่ต้องใช้สถาปัตยกรรมดังกล่าว”
สำหรับผู้ที่ต้องการใช้ประโยชน์จากเทคโนโลยีสำหรับธุรกิจของตนเอง คลาวด์ยังสามารถเป็นหนทางหนึ่งในการทำให้คอมพิวเตอร์ควอนตัมมีราคาย่อมเยามากขึ้น ดังที่ Ravi อธิบาย: ” การเข้าถึงที่ดีขึ้นยังคงให้ความสะดวกในการเข้าถึงแก่สถาบันเหล่านั้นที่สามารถจ่ายได้ แม้ว่าผู้จำหน่ายส่วนใหญ่จะอนุญาตให้บุคคลทั่วไปเข้าถึงได้ฟรีจำนวนหนึ่ง รวมทั้งให้เครดิตสำหรับการวิจัยแบบจำกัด แต่ก็มักจะไม่เพียงพอสำหรับการวิจัยและพัฒนาอย่างเต็มรูปแบบสำหรับผู้ที่ไม่มีสิทธิ์เข้าถึงอุปกรณ์ เพื่อให้พื้นที่เกิดใหม่อย่างควอนตัมคอมพิวติ้งประสบความสำเร็จ เราจำเป็นต้องมีการวิจัยและพัฒนาที่กว้างขวางทั่วโลก และผู้ขายจำเป็นต้องคำนึงถึงเรื่องนี้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อความต้องการยังคงเพิ่มขึ้นทุกวัน” กับบริษัทอื่นๆอีกมากมายเช่น D-คลื่น ระบบ ซึ่งให้บริการควอนตัมคอมพิวติ้งและคลาวด์ จำนวนคอมพิวเตอร์ควอนตัมบนคลาวด์เพิ่มขึ้น ทำให้มีตัวเลือกมากขึ้นสำหรับผู้ที่สนใจ และทำให้ตัวเลือกมีความคุ้มค่ามากขึ้น
แต่ความต้องการที่เพิ่มขึ้นสำหรับการประมวลผลแบบควอนตัมบนคลาวด์ก็อาจเป็นความหายนะได้เช่นกัน เวลารอนานสำหรับการเรียกใช้งานสร้างปัญหาคอขวดสำหรับบางแพลตฟอร์ม “แม้แต่ผู้ใช้ที่มีสิทธิ์เข้าถึงระดับหนึ่ง เวลาในการรอเพื่อเข้าใช้งานเครื่องมักจะนานหลายชั่วโมงหรือบางครั้งก็เป็นวัน!” ราวี่อุทานออกมา “สิ่งนี้เป็นจริงโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับข้อเสนอล่าสุด เช่น เครื่องดักไอออน ซึ่งมีคุณภาพสูงแต่มีจำนวนจำกัด” เวลารอนานไม่เพียงทำให้เกิดคอขวดเท่านั้น แต่ยังส่งผลเสียอย่างยิ่งต่ออัลกอริทึมที่ซับซ้อน เช่น ผันแปร อัลกอริธึมควอนตัมซึ่ง Ravi กล่าวเพิ่มเติมว่า: "ถือว่ามีแนวโน้มที่จะแสดงข้อได้เปรียบทางควอนตัมในระยะสั้น การทำงานตามลำดับดังกล่าวเป็นร้อยเป็นพันอาจใช้เวลาหลายสัปดาห์” เวลาหน่วงนี้มีความสำคัญต่อหลาย ๆ คนทั้งในภาคอุตสาหกรรมและการวิจัย เนื่องจากงานของพวกเขาอาจไม่เกี่ยวข้องกันเลยแม้แต่น้อยในขณะที่ประมวลผลในระบบคลาวด์ ทำให้เกิดความยุ่งยากมากขึ้น
มีหลายวิธีที่สามารถปรับปรุงความล่าช้าที่สำคัญเหล่านี้ได้ หนึ่งคือการเพิ่มคอมพิวเตอร์ควอนตัมลงในแพลตฟอร์มคลาวด์ เช่นเดียวกับการเปิดเครื่องบันทึกอื่นในแถวชำระเงิน วิธีนี้อาจทำให้งานจำนวนมากกระจายออกไปและทำให้เวลารอสั้นลง Mittal เชื่อว่าผู้ใช้จำเป็นต้องเปลี่ยนความคาดหวังที่มีต่อซอฟต์แวร์ ดังที่ Mittal อธิบายว่า: “การจัดการความคาดหวังในการเข้าถึงโมเดลและบริการที่ผู้ใช้ใช้เพื่อใช้งานคอมพิวเตอร์ควอนตัมจะพัฒนาไปตามธรรมชาติเมื่อเทคโนโลยีและความสามารถเติบโตเต็มที่ ” แต่ราวีเชื่อว่าโซลูชันต้องมาจากตัวแพลตฟอร์มเอง “บริษัทต่างๆ ได้เริ่มให้การสนับสนุนแบบคลาสสิก-ควอนตัมไฮบริดแบบผสมผสานที่ดีในระบบคลาวด์ เพื่อให้สามารถดำเนินการหลายรายการเหล่านี้เป็นงานของผู้ใช้คนเดียว” Ravi กล่าว “ตัวอย่างคือ IBM'S Qiskit รันไทม์ซึ่งเพิ่มความยืดหยุ่นและการสนับสนุนอย่างต่อเนื่องเพื่อรองรับการทดลองที่หลากหลายซึ่งสอดคล้องกับแอปพลิเคชันแบบวนซ้ำ แต่ก็ยังมีหนทางอีกยาวไกล”
Kenna Hughes-Castleberry เป็นนักเขียนที่ Inside Quantum Technology และ Science Communicator ที่ JILA (ความร่วมมือระหว่าง University of Colorado Boulder และ NIST) จังหวะการเขียนของเธอมีทั้ง Deep Tech, Metaverse และเทคโนโลยีควอนตัม
