Het uitvoeren van kwantumalgoritmen in de cloud is nu een stuk sneller geworden

Simon Landrein

Quantumcomputers zouden ooit berekeningen kunnen uitvoeren die buiten het bereik van zelfs de krachtigste klassieke supercomputer liggen, maar voorlopig blijft het bouwen en onderhouden van deze machines enorm duur en moeilijk.

Dus de afgelopen jaren is de opkomende industrie begonnen enkele van de relatief weinige quantummachines die er bestaan, via de computercloud beschikbaar te stellen aan onderzoekers en bedrijven.

Een startup genaamd Rigetti Computing heeft zojuist een nieuwe Quantum Cloud Service (QCS) gelanceerd die voortbouwt op zijn bestaande aanbod, waaronder Forest, een softwaretoolkit voor kwantumprogrammering in de cloud. Er is een prijs van $ 1 miljoen voor de eerste persoon of het eerste team dat QCS gebruikt om aan te tonen dat een kwantummachine in staat is te laten zien wat het bedrijf 'kwantumvoordeel' noemt.

Rigetti definieert dit als aantonen dat een kwantummachine een betere, snellere of goedkopere oplossing kan bedenken voor een belangrijk en waardevol probleem dan een klassieke. (Rigetti zegt dat details van de wedstrijd op 30 oktober zullen worden onthuld.)

Het bedrijf heeft onlangs ook 's werelds krachtigste kwantumprocessor onthuld, een 128-qubit-model dat de vorige recordhouder, de 72-qubit Bristlecone-chip van Google, overtreft (zie de MIT Technology Review qubit-teller ). QCS-gebruikers zullen in eerste instantie echter beperkt zijn tot een 16-qubit-chip. De service zal in eerste instantie ook beperkt zijn tot bepaalde klanten en partners van Rigetti, voordat deze later dit jaar op grotere schaal beschikbaar wordt.

De reden dat er zoveel opwinding is rond kwantumcomputing, is dat, in tegenstelling tot traditionele machines, die standaard digitale bits gebruiken die ofwel: een of 0 , qubits kunnen beide tegelijk zijn. Door slechts een paar extra qubits aan een machine toe te voegen - en deze te koppelen via een fenomeen dat bekend staat als verstrengeling - ontstaan ​​exponentiële sprongen in rekenkracht (zie Serieuze kwantumcomputers zijn er eindelijk. Wat gaan we ermee doen? ).

Naarmate de technologie zich verder ontwikkelt, kan kwantumcomputing leiden tot aanzienlijke vooruitgang op tal van gebieden, van scheikunde en materiaalkunde tot kernfysica en machine learning.

Snelheidscontrole

Thomas Papenbrock, een kernfysicus aan de Universiteit van Tennessee, heeft de clouddiensten van zowel IBM als Rigetti gebruikt om bereken de bindingsenergie van het deuteron , een deeltje bestaande uit een proton en neutron dat het centrum vormt van het deuteriumatoom (of zwaar waterstofatoom). Hoewel het mogelijk is om dit te doen met klassieke computers, zegt Papenbrock dat hij graag kwantummachines via de cloud wil gebruiken om meer te weten te komen over hun potentieel.

Om dergelijke experimenten uit te voeren, programmeren onderzoekers vaak hun eigen klassieke computers met hybride kwantumalgoritmen die vervolgens applicatieprogrammeerinterfaces of API's gebruiken om kwantummachines in de cloud aan te roepen voor specifieke stukjes van een berekening. De resultaten worden vervolgens teruggestuurd naar de klassieke machines.

Rigetti zegt dat zijn eigen team en gebruikers van zijn bestaande cloudservice ontdekten dat deze aanpak latentieproblemen veroorzaakte, waardoor de prestaties van algoritmen werden vertraagd.

QCS pakt het probleem aan met een datacenter dat zowel kwantumcomputers als klassieke computers bevat in een systeem dat is geoptimaliseerd om volledige hybride algoritmen uit te voeren. Het bedrijf zegt dat kwantumalgoritmen de komende maanden 20 tot 50 keer sneller zullen werken op zijn QCS dan op zijn huidige cloudconfiguratie, en aanzienlijk sneller daarna.

De service is ook vooraf geconfigureerd met Forest en andere tools om het voor onderzoekers gemakkelijk te maken om experimenten aan de gang te krijgen. We verkorten de leercyclus echt, zodat mensen vandaag nog kunnen beginnen met testen en programmeren, zegt Chad Rigetti, de CEO en oprichter van het bedrijf.

Hoewel QCS onderzoekers aanvankelijk alleen toegang geeft tot de 16-qubit-chip van het bedrijf, zal de nieuwste chip uiteindelijk ook via de cloud toegankelijk zijn, zegt het bedrijf. Het vooruitzicht van krachtigere kwantumprocessors windt onderzoekers als Papenbrock op. Met toegang tot een 128-qubit-chip zouden we een aantal fantastische problemen kunnen oplossen, zegt hij.

Wolk beweegt

De nieuwe dienst zal nog meer onderzoekers toegang geven tot relatief geavanceerde kwantumcomputing en Rigetti op de eerste rij houden van een snel groeiende kwantumwolkbeweging.

IBM geeft leden van zijn bedrijfsgerichte QNetwork-community al toegang tot 20-qubit-machines via de cloud en biedt gratis toegang tot 5- en 16-qubit-machines via een initiatief genaamd de IBM Quantum Experience. Dario Gil, de chief operating officer van IBM Research, zegt dat zo'n 97.000 gebruikers sinds de lancering in 2016 in totaal 5,8 miljoen experimenten hebben uitgevoerd met de laatstgenoemde dienst.

Op een recente conferentie zei Diane Greene, het hoofd van de cloudactiviteiten van Google, dat het bedrijf een paar klanten toegang geeft tot een cloudgebaseerde kwantumservice, en Aziatische technologiebedrijven zoals het Japanse Fujitsu en het Chinese Alibaba hebben zich ook aangesloten bij de kwantumcloudclub. .

zich verstoppen