211service.com
Å kjøre kvantealgoritmer i skyen ble akkurat mye raskere
Simon Landrein
Kvantedatamaskiner kan en dag utføre beregninger utenfor rekkevidden til selv den kraftigste klassiske superdatamaskinen, men foreløpig er det utrolig dyrt og vanskelig å bygge og vedlikeholde disse maskinene.
Så i løpet av de siste årene har den begynnende industrien begynt å gjøre noen av de relativt få kvantemaskinene som finnes tilgjengelige for forskere og bedrifter via dataskyen.
En oppstart kalt Rigetti Computing har nettopp tatt ut av en ny Quantum Cloud Service (QCS) som bygger på det eksisterende tilbudet, som inkluderer Forest, et programvareverktøysett for kvanteprogrammering i skyen. Det er en premie på 1 million dollar for den første personen eller teamet som bruker QCS for å demonstrere at en kvantemaskin er i stand til å vise det selskapet kaller 'kvantefordeler'.
Rigetti definerer dette som å vise at en kvantemaskin kan komme opp med en høyere kvalitet, raskere eller billigere løsning på et viktig og verdifullt problem enn en klassisk kan. (Rigetti sier at detaljer om konkurransen vil bli avduket 30. oktober.)
Selskapet avduket også nylig verdens kraftigste kvanteprosessor, en 128-qubit-modell som topper den forrige rekordholderen, Googles 72-qubit Bristlecone-brikke (se MIT Technology Review qubit teller ). QCS-brukere vil imidlertid i utgangspunktet være begrenset til en 16-qubit-brikke. Tjenesten vil også være begrenset til visse kunder og partnere til Rigetti først, før den blir mer allment tilgjengelig senere i år.
Grunnen til at det er så mye spenning rundt kvantedatabehandling er at i motsetning til tradisjonelle maskiner, som bruker standard digitale biter som kan representere enten en eller 0 , qubits kan være begge samtidig. Å legge til noen få ekstra qubits til en maskin – og koble dem sammen via et fenomen kjent som entanglement – skaper eksponentielle sprang i datakraft (se Seriøse kvantedatamaskiner er endelig her. Hva skal vi gjøre med dem? ).
Etter hvert som teknologien utvikler seg, kan kvanteberegning føre til betydelige fremskritt på en rekke felt, fra kjemi og materialvitenskap til kjernefysikk og maskinlæring.
Farts felle
Thomas Papenbrock, en kjernefysiker ved University of Tennessee, har brukt både IBMs og Rigettis skytjenester for å beregne bindingsenergien til deuteronet , en partikkel som består av et proton og et nøytron som danner sentrum av deuterium (eller tungt hydrogen) atom. Selv om det er mulig å gjøre dette med klassiske datamaskiner, sier Papenbrock at han er opptatt av å bruke kvantemaskiner gjennom skyen for å lære mer om potensialet deres.
For å kjøre slike eksperimenter programmerer forskere ofte sine egne klassiske datamaskiner med hybride kvantealgoritmer som deretter bruker applikasjonsprogrammeringsgrensesnitt, eller APIer, for å kalle på kvantemaskiner i skyen for spesifikke biter av en beregning. Resultatene sendes deretter tilbake til de klassiske maskinene.
Rigetti sier at deres eget team, og brukere av deres eksisterende skytjeneste, fant ut at denne tilnærmingen skapte problemer med ventetid, og bremset algoritmenes ytelse.
QCS takler problemet med et datasenter som inneholder både kvantedatamaskiner og klassiske i et system som er optimalisert for å kjøre hele hybridalgoritmer. Firmaet sier at i løpet av de neste månedene vil kvantealgoritmer kjøre 20 til 50 ganger raskere på QCS enn på nåværende skyoppsett, og betydelig raskere utover det.
Tjenesten kommer også forhåndskonfigurert med Forest og andre verktøy for å gjøre det enkelt for forskere å få eksperimenter i gang. Vi forkorter virkelig læringssløyfen slik at folk bare kan begynne å teste og programmere i dag, sier Chad Rigetti, selskapets administrerende direktør og grunnlegger.
Selv om QCS i utgangspunktet kun vil gi forskerne tilgang til selskapets 16-qubit-brikke, vil til slutt den siste være tilgjengelig via skyen også, sier selskapet. Utsiktene til kraftigere kvanteprosessorer begeistrer forskere som Papenbrock. Med tilgang til en 128-qubit-brikke kunne vi løst noen fantastiske problemer, sier han.
Skyen beveger seg
Den nye tjenesten vil gi enda flere forskere tilgang til relativt avansert kvantedatabehandling og holde Rigetti på første rad i en raskt voksende kvanteskybevegelse.
IBM lar allerede medlemmer av det forretningsfokuserte QNetwork-fellesskapet få tilgang til 20-qubit-maskiner via skyen, og gir gratis tilgang til 5- og 16-qubit-maskiner gjennom et initiativ kalt IBM Quantum Experience. Dario Gil, administrerende direktør for IBM Research, sier at rundt 97 000 brukere har kjørt totalt 5,8 millioner eksperimenter på sistnevnte tjeneste siden den ble lansert i 2016.
På en nylig konferanse sa Diane Greene, sjefen for Googles skyvirksomhet, at selskapet lar noen få kunder få tilgang til en skybasert kvantetjeneste, og asiatiske teknologifirmaer som Japans Fujitsu og Kinas Alibaba har også sluttet seg til kvanteskyklubben .