IBM Research создает новый «бессерверный» подход к квантовым вычислениям
Квантовые вычисления обещают волшебно мощную производительность, но у них также есть много непреодолимых препятствий. Одним из наиболее важных моментов является то, как выразить проблему, которую нужно решить, в виде квантовой «схемы», которая может работать на существующем оборудовании. Но что, если под это выражение подходит только часть задачи? В общем, сложные проблемы лучше всего решаются с помощью традиционных вычислений и квантовых технологий, но большинство разработчиков не знакомы с этой технологией разделения задач на разные вычислительные домены, такие как CPU, GPU и QPU. С этой целью IBM решила проложить путь для квантовых вычислений через уровни абстракции, продвигая «бессерверные» вычисления на квантовом уровне, как это делают поставщики облачных услуг.
Что такое "Quantum Serverless"?
Подход IBM «квантовый бессерверный» предназначен для того, чтобы помочь пользователям использовать ресурсы квантовых вычислений в масштабе, не беспокоясь о сложности базового оборудования. Этот беспроблемный процесс разработки опирается в первую очередь на Qiskit с открытым исходным кодом, среду для выполнения классического вычислительного кода в контейнерном виде, обеспечивающую доступ к квантовому оборудованию с малой задержкой. В результате широкий спектр рабочих нагрузок может повторять или повторно использовать квантовое оборудование, чтобы работать намного быстрее, чем когда-либо прежде. Фактически, IBM использовала среду выполнения Qiskit для выполнения вариационного квантового алгоритма Eigensolver в 120 раз быстрее, чем предыдущие модели схем API.
О Qiskit
IBM Qiskit в основном ориентирован на три типа пользователей. Первый — это специалисты высокого уровня в таких областях, как химия, финансы или ИИ, которые не очень хорошо знакомы с квантовыми технологиями, и теперь они также могут относительно прозрачно развертывать схемы на квантовом оборудовании. Это, несомненно, важный шаг на пути квантовых вычислений к удовлетворению рыночного спроса. Второй — разработчик, который имеет определенное представление о квантовых схемах и намеревается использовать библиотеку времени выполнения для проверки сравнительных преимуществ квантовых вычислений над классическими вычислениями. Наконец, специалисты по квантовым вычислениям, которые хотят исследовать импульсы квантовых вычислений — сигналы, поступающие и исходящие от кубитов, — могут развернуть один и тот же пакет среды выполнения в одной из более чем 20 поддерживаемых IBM квантовых систем по всему миру на базе Qiskit. начальство.
Команда IBM также изучает новые способы улучшения возможностей систем квантовых вычислений по решению проблем, используя классические ресурсы для решения сложных проблем, таких как проектирование схем, квантовое встраивание и устранение ошибок. Классические ресурсы могут найти ключевые точки входа в проблемы проектирования схем, тем самым создавая квантовые схемы меньшего размера для размещения современных квантовых устройств со слабой вычислительной мощностью. После того, как детали завершены, классические компьютеры снова собирают их, чтобы смоделировать общую проблему. Уменьшение ошибок заключается в уменьшении определенных ошибок и их последствий с помощью классических механизмов постобработки, что позволяет получить более точные решения для квантовых вычислений. IBM надеется, что эта квантово-классическая комбинация позволит техническому сообществу воспользоваться преимуществами квантовых вычислений в определенных приложениях раньше, чем ожидалось.
Каковы преимущества «бессерверного»?
На самом деле, выражение «бессерверный» может немного сбивать с толку. Базовые серверы (как в классической, так и в квантовой форме), конечно, существуют, просто разработчикам теперь нужно сосредоточиться только на кодировании, а не на аппаратной инфраструктуре. Все ресурсы будут инкапсулированы в виде облачных сервисов, что устраняет необходимость в управлении емкостью или жизненным циклом на стороне разработки и обеспечивает беспрепятственное расширение. Наконец, пользователи могут платить по мере использования, не неся расходов на простаивающее оборудование.
Заключение
В настоящее время выпуск IBM представляет собой лишь простую демонстрацию, в основном подчеркивающую, как механизм облачного кода IBM и среда выполнения Qiskit помогают пользователям комбинировать ЦП, ГП и QPU в одном сценарии приложения, что эквивалентно открытию небольшого окна для наблюдения за будущими сценариями приложений. .
Заглядывая в будущее, IBM изучает более сложные способы реализации квантовых вычислений, надеясь по-настоящему достичь и ускорить «квантовое превосходство» -- — вариант использования, в котором квантовые вычисления значительно лучше традиционных вычислений. Появление «квантовых бессерверных вычислений» — это в точности план, намеченный IBM для квантовых вычислений.
