At køre kvantealgoritmer i skyen er bare blevet meget hurtigere

Simon Landrein

Kvantecomputere kunne en dag udføre beregninger uden for rækkevidde af selv den mest kraftfulde klassiske supercomputer, men indtil videre er det stadig uhyre dyrt og vanskeligt at bygge og vedligeholde disse maskiner.

Så i løbet af de sidste par år er den begyndende industri begyndt at gøre nogle af de relativt få kvantemaskiner, der eksisterer, tilgængelige for forskere og virksomheder via computerskyen.

En startup kaldet Rigetti Computing har netop taget hul på en ny Quantum Cloud Service (QCS), der bygger på deres eksisterende tilbud, som inkluderer Forest, et softwareværktøjssæt til kvanteprogrammering i skyen. Der er en præmie på $1 million til den første person eller team, der bruger QCS til at demonstrere, at en kvantemaskine er i stand til at vise, hvad virksomheden kalder 'kvantefordel'.

Rigetti definerer dette som at vise, at en kvantemaskine kan komme med en højere kvalitet, hurtigere eller billigere løsning på et vigtigt og værdifuldt problem, end en klassisk kan. (Rigetti siger, at detaljer om konkurrencen vil blive afsløret den 30. oktober.)

Virksomheden afslørede også for nylig verdens mest kraftfulde kvanteprocessor, en 128-qubit-model, der topper den tidligere rekordholder, Googles 72-qubit Bristlecone-chip (se MIT Technology Review qubit tæller ). QCS-brugere vil dog i første omgang være begrænset til en 16-qubit-chip. Tjenesten vil også være begrænset til visse kunder og partnere hos Rigetti i starten, før den bliver mere udbredt tilgængelig senere i år.

Grunden til, at der er så meget spænding omkring kvanteberegning er, at i modsætning til traditionelle maskiner, der bruger standard digitale bits, der kan repræsentere enten en eller 0 , qubits kan være begge på samme tid. Tilføjelse af blot et par ekstra qubits til en maskine – og sammenkædning af dem via et fænomen kendt som entanglement – ​​skaber eksponentielle spring i computerkraft (se Seriøse kvantecomputere er endelig her. Hvad skal vi med dem? ).

Efterhånden som teknologien udvikler sig, kan kvanteberegning føre til betydelige fremskridt på adskillige områder, fra kemi og materialevidenskab til kernefysik og maskinlæring.

Fartfælde

Thomas Papenbrock, atomfysiker ved University of Tennessee, har brugt både IBM's og Rigettis skytjenester til at beregne deuteronets bindingsenergi , en partikel bestående af en proton og neutron, der danner midten af ​​deuterium (eller tungt brint) atom. Selvom det er muligt at gøre dette med klassiske computere, siger Papenbrock, at han er ivrig efter at bruge kvantemaskiner gennem skyen for at lære mere om deres potentiale.

For at køre sådanne eksperimenter programmerer forskere ofte deres egne klassiske computere med hybride kvantealgoritmer, der derefter bruger applikationsprogrammeringsgrænseflader eller API'er til at kalde på kvantemaskiner i skyen for specifikke bits af en beregning. Resultaterne sendes derefter tilbage til de klassiske maskiner.

Rigetti siger, at dets eget team og brugere af dets eksisterende cloud-tjeneste fandt ud af, at denne tilgang skabte latensproblemer, hvilket bremsede algoritmernes ydeevne.

QCS tackler problemet med et datacenter, der indeholder både kvantecomputere og klassiske i et system, der er optimeret til at køre hele hybridalgoritmer. Firmaet siger, at i løbet af de næste par måneder vil kvantealgoritmer køre 20 til 50 gange hurtigere på dets QCS end på dets nuværende cloud-opsætning og betydeligt hurtigere ud over det.

Tjenesten leveres også prækonfigureret med Forest og andre værktøjer for at gøre det nemt for forskere at få eksperimenter op at køre. Vi forkorter virkelig læringssløjfen, så folk bare kan begynde at teste og programmere i dag, siger Chad Rigetti, virksomhedens administrerende direktør og grundlægger.

Selvom QCS i første omgang kun vil give forskerne adgang til virksomhedens 16-qubit-chip, vil dens seneste også være tilgængelig via skyen, siger virksomheden. Udsigten til mere kraftfulde kvanteprocessorer begejstrer forskere som Papenbrock. Med adgang til en 128-qubit-chip kunne vi løse nogle fantastiske problemer, siger han.

Skyen bevæger sig

Den nye tjeneste vil give endnu flere forskere adgang til relativt avanceret kvanteberegning og holde Rigetti på forreste række af en hastigt voksende kvanteskybevægelse.

IBM lader allerede medlemmer af deres virksomhedsfokuserede QNetwork-fællesskab få adgang til 20-qubit-maskiner via skyen og giver gratis adgang til 5- og 16-qubit-maskiner gennem et initiativ kaldet IBM Quantum Experience. Dario Gil, den administrerende direktør for IBM Research, siger, at omkring 97.000 brugere har kørt i alt 5,8 millioner eksperimenter på sidstnævnte tjeneste, siden den blev lanceret i 2016.

På en nylig konference sagde Diane Greene, lederen af ​​Googles cloud-forretning, at virksomheden lader nogle få kunder få adgang til en cloud-baseret kvanteservice, og asiatiske teknologifirmaer som Japans Fujitsu og Kinas Alibaba har også tilsluttet sig kvanteskyklubben .

skjule