By Кенна Хьюз-Каслберрі опубліковано 28 жовт. 2022 р
«Ми бачимо, що кількість квантових пристроїв у хмарі постійно зростає», — пояснив доктор. Гокул Субраманіан Раві, постдокторант Чиказького університету. Раві вивчав хмарні квантові обчислення і навіть публікував папір на службі. «Досягнення практичної квантової переваги в найближчому майбутньому вимагатиме гармонійної координації, починаючи від тих, хто працює в стеку додатків, до тих, хто формує фактичні звички. Квант у хмарі є одним із найважливіших кроків для досягнення цієї гармонії». Оскільки хмара пропонує користувачам можливість тестувати, запускати та програма квантових комп’ютерів віддалено, це привабливий варіант для багатьох компаній, що займаються квантовими обчисленнями. «У доступному для огляду майбутньому квантові обчислення не будуть обчислювальним ресурсом, який неможливо надати локально», — пояснив Тушар Міттал, старший менеджер із продуктів Quantum, at IBM Cloud. «У нього є складності в управлінні, які не існують для розгортання класичних обчислень, наприклад, активне калібрування в кріогенних середовищах. Навіть on-prem-подібні розгортання не є автономними коробками – вони все ще є локалізованими керованими обчислювальними службами. Враховуючи це, хмара дозволяє нам надавати більш інтуїтивно зрозумілі та гнучкі моделі доступу, які можуть масштабовано надавати доступ до комп’ютерів користувачам». Однак через зростаючий попит на хмарні послуги час очікування та затримки у виконанні завдань довший. Це означає, що квантові обчислення та хмара можуть потребувати деяких удосконалень, перш ніж вони отримають широке застосування.
Хмара, система віддалених мережевих серверів, що працюють в Інтернеті, пропонує багато послуг для користувачів. Від сховищ до спільних проектів хмара використовується багатьма компаніями по всьому світу завдяки її гнучкості та універсальності. Фактично сам інтерфейс може бути досить складним. «Головне значення полягає в тому, щоб користувач розумів, що взаємодія з квантовим комп’ютером вимагає іншої мови програмування порівняно з класичними хмарними комп’ютерами», — пояснив він. QuTech Інженерний керівник відділу квантових обчислень, Річард Верслюйс. «Ця мова, в більшості випадків квантова мова асемблера (або QASM), написана безпосередньо користувачем, скомпільована з мови вищого рівня або для редагування використовується спеціальний веб-редактор, придатний для квантових комп’ютерів». Лише нещодавно квантові обчислення почали використовувати хмару, оскільки платформи компаній, такі як Microsoft Лазурний квант, Сапата Оркестра та Брекет AWS забезпечують більшу доступність квантових обчислень. «Квантові машини є дефіцитними і дорогими ресурсами», — заявив Раві. «У найближчому та середньому майбутньому очікується, що більшість користувачів квантових машин, як з наукових кіл, так і з промисловості, отримають доступ до квантових машин через хмарні пропозиції. Не тільки кількість машин у хмарі постійно зростає, але й вони також постійно оновлюються з точки зору підтримки програмного забезпечення та апаратних можливостей, щоб користувачі могли проводити передові експерименти на найкращих системах, які можуть запропонувати різні постачальники, тобто необхідний для швидкого просування квантових кордонів». Здатність хмари зробити квантові обчислення доступнішими може вплинути на підготовку майбутньої квантової робочої сили, оскільки все більше людей мають доступ до цієї технології. Курси як Qiskit від IBM пропонують людям можливість взаємодії з квантовими обчисленнями та хмарою з реальними результатами. Верслюйс додав, що: «Це пропонує доступ не тільки студентам, а й дослідникам (компанії). Він також забезпечує механізм підключення квантових комп’ютерів до інших комп’ютерів у світі, таких як суперкомп’ютери».
Хмарні квантові обчислення пропонують більшу гнучкість завдяки гібридним моделям і дозволяють користувачам випробувати різні типи апаратного забезпечення квантових обчислень. За словами Міттала: «Крім моделей гнучкого доступу, хмара також відкриває спосіб надання послуг, які дозволяють користувачам використовувати квантові обчислювальні послуги поряд з еластичними, класичними обчисленнями для реорганізації робочих процесів для кращої продуктивності. Зараз IBM розробляє інструменти, які дозволять користувачам експериментувати з оркестровкою цих ресурсів і методами, які вимагають такої архітектури».
Для тих, хто хоче використовувати технологію для власного бізнесу, хмара також може стати способом зробити квантові обчислення доступнішими. Як пояснив Раві: «Краща доступність усе ще забезпечує легкість доступу лише до тих установ, які можуть собі це дозволити. Хоча більшість постачальників надають певну кількість безкоштовного публічного доступу, а також кредитів на обмежені дослідження, цього часто недостатньо для повноцінних досліджень і розробок для тих, хто не має привілейованого доступу до пристрою. Щоб досягти успіху в такій новітній галузі, як квантові обчислення, нам знадобляться масштабні дослідження та розробки по всьому світу, і постачальники повинні пам’ятати про це, особливо тому, що попит продовжує зростати щодня». З більшою кількістю компаній, таких як D-хвиля систем, що пропонують квантові обчислення та хмару, кількість хмарних квантових комп’ютерів зростає, надаючи більше можливостей для вибору зацікавленим сторонам і роблячи варіанти більш економічно ефективними.
Проте зростаючий попит на хмарні квантові обчислення також може стати його падінням. Тривалий час очікування виконання завдань створює вузьке місце для певних платформ. «Навіть для користувачів із певним рівнем привілейованого доступу час очікування доступу до машини часто може тривати багато годин, а іноді навіть днів!» — вигукнув Раві. «Це особливо вірно для останніх пропозицій, таких як машини з захопленими іонами, які мають високу якість, але меншу кількість». Довгий час очікування не лише спричиняє вузькі місця, але може бути особливо шкідливим для більш складних алгоритмів, наприклад варіаційний квантові алгоритми, які, як додав Раві: «вважаються перспективними для демонстрації короткострокової квантової переваги. Виконання сотень або тисяч таких послідовних завдань може зайняти тижні». Це відставання в часі критично важливе для багатьох як у промисловості, так і в дослідницькій сфері, оскільки їхні роботи можуть бути навіть неактуальними до моменту їх обробки в хмарі, що створює додаткові труднощі.
Є багато методів, які можуть покращити ці значні затримки. Один із них – додати більше квантових комп’ютерів до хмарної платформи. Подібно до відкриття іншої каси в черзі на виїзд, це може розпорошити більше робочих місць і скоротити час очікування. Міттал вважає, що користувачі повинні змінити свої очікування щодо програмного забезпечення. Як пояснив Міттал: «Управління очікуваннями щодо моделей доступу та послуг, які користувачі використовують для використання квантових обчислень, природно розвиватиметься в міру розвитку технології та можливостей. Але Раві вважає, що рішення має вийти з самої платформи. «Компанії почали пропонувати добре інтегровану класично-квантову гібридну підтримку в хмарі, щоб ці численні виконання могли бути виконані як одне завдання для одного користувача», — сказав Раві. «Прикладом є IBM Час виконання Qiskit, яка постійно збільшує свою гнучкість і підтримку для підтримки різноманітних експериментів, що відповідають ітераційним програмам, але попереду ще довгий шлях».
Кенна Хьюз-Кастлберрі є штатним автором Inside Quantum Technology і науковим комунікатором JILA (партнерство між Університетом Колорадо в Боулдері та NIST). Її ритми написання включають глибинні технології, метавсесвіт і квантові технології.
