By 肯纳休斯 - 卡斯尔伯里 28 年 2022 月 XNUMX 日发布
“我们看到云中的量子设备数量不断增加，”博士解释道。 Gokul Subramanian 拉维，芝加哥大学博士后研究员。 Ravi 研究了基于云的量子计算，甚至发表了 一篇论文 在服务上。 “在不久的将来实现实际的量子优势将需要协调协调，从应用程序堆栈中的工作人员开始到养成实际习惯的人员。 云中的量子是实现这种和谐的最关键步骤之一。” 由于云为用户提供了一种测试、运行和 程序 远程量子计算机，这是许多量子计算公司研究的一个有吸引力的选择。 “在可预见的未来，量子计算将不会成为无法在本地交付的计算资源，”解释说 图沙尔·米塔尔，高级量子产品经理，在 IBM Cloud. “它具有经典计算部署所不存在的管理复杂性，例如低温环境中的主动校准。 即使是类似内部部署的部署也不是独立的盒子——它们仍然是本地化管理的计算服务。 鉴于此，云使我们能够提供更直观、更灵活的访问模型，从而可扩展地为用户提供计算访问。” 然而，由于对云服务的需求不断增加，等待时间更长，完成工作的时间也更长。 这意味着量子计算和云在被更广泛采用之前可能需要做一些改进。
云是在互联网上运行的远程网络服务器系统，为用户提供许多服务。 从存储到协作项目，云因其灵活性和多功能性而被全球许多公司所采用。 实际上界面本身可能相当复杂。 “最重要的是，用户明白与传统云计算机相比，与量子计算机的接口需要另一种编程语言，”解释说 曲泰科技 量子计算部门的工程主管， 理查德·弗斯路易斯. “这种语言，在大多数情况下是量子汇编语言（或 QASM），由用户直接编写，由高级语言或适用于量子计算机的特殊网络编辑器编译而成，用于编辑。” 直到最近，量子计算才开始利用云，因为像微软这样的公司平台 Azure量子, 萨帕塔 奥奎拉及 AWS 的刹车片 为量子计算提供更多的可访问性。 “量子机器是稀缺且昂贵的资源，”拉维说。 “在不久的将来，预计来自学术界和工业界的大多数量子机器用户将通过云产品访问量子机器。 云上的机器不仅在数量上不断增长，而且在软件支持和硬件能力上也在不断更新，让用户可以在各个厂商提供的最佳系统上进行最前沿的实验，这就是量子前沿快速发展的必要条件。” 云使量子计算更易于访问的能力可能对帮助培训未来的量子劳动力产生影响，因为越来越多的人可以获得这种技术。 课程如 IBM 的 Qiskit 为个人提供与量子计算和云交互并产生真实结果的机会。 Versluis 补充说：“这为学生提供了访问权限，也为（公司）研究人员提供了访问权限。 它还提供了一种将量子计算机连接到世界上其他计算机的机制，例如超级计算机。”
基于云的量子计算通过混合模型提供了更大的灵活性，并允许用户尝试不同类型的量子计算硬件。 Mittal 表示：“在灵活的访问模型之外，云还开启了一种交付服务的方式，允许用户使用量子计算服务以及弹性、经典计算来重新设计工作流以获得更好的性能。 IBM 目前正在开发工具，以允许用户试验这些资源的编排以及需要此类架构的方法。”
对于那些希望为自己的企业利用这项技术的人来说，云也可以成为一种让量子计算更实惠的方式。 正如拉维所解释的那样：“更好的可访问性仍然只为能够负担得起的机构提供便利。 虽然大多数供应商允许一定数量的免费公共访问以及有限研究的学分，但这对于那些没有特权设备访问权限的人来说通常不足以进行全面的研发。 为了让像量子计算这样的新兴领域取得成功，我们需要在全球范围内进行广泛的研发，供应商需要牢记这一点，尤其是在需求每天都在持续增长的情况下。” 与更多的公司如 d波 系统，提供量子计算和云，基于云的量子计算机的数量增加，允许有兴趣的各方有更多的选择，并使选择更具成本效益。
然而，对基于云的量子计算不断增长的需求也可能是它的垮台。 运行作业的漫长等待时间为某些平台造成了瓶颈。 “即使对于具有一定级别特权访问权限的用户，机器访问的等待时间通常也可能长达数小时，有时甚至数天！” 拉维惊呼道。 “对于最近的产品尤其如此，例如质量高但数量有限的离子阱机。” 漫长的等待时间不仅会造成瓶颈，而且对更复杂的算法尤其有害，例如 变分 量子算法，正如 Ravi 补充的那样：“被认为有希望展示近期的量子优势。 运行成百上千个这样的顺序作业可能需要数周时间。” 这种时间滞后对工业界和研究界的许多人来说都是至关重要的，因为他们的工作在云端处理时甚至可能不相关，从而造成更多困难。
有许多方法可以改善这些显着的滞后。 一是在云平台上增加更多的量子计算机。 就像在结帐队列中打开另一个收银机一样，这可以分散更多工作并缩短等待时间。 米塔尔认为，用户需要改变他们对软件的期望。 正如 Mittal 解释的那样：“随着技术和功能的成熟，管理用户用于消费量子计算的访问模型和服务的期望将自然发展。 ” 但 Ravi 认为解决方案需要来自平台本身。 “公司已经开始在云中提供集成良好的经典-量子混合支持，以便可以将这些多次执行作为一个单一用户作业来执行，”Ravi 说。 “一个例子是 IBM 的 Qiskit运行时，它正在不断增加其灵活性和支持，以支持迭代应用程序对应的各种实验，但还有很长的路要走。”
Kenna Hughes-Castleberry 是 Inside Quantum Technology 的特约撰稿人和 JILA（科罗拉多大学博尔德分校与 NIST 的合作机构）的科学传播者。 她的写作节奏包括深度技术、元宇宙和量子技术。
