IBM Research skapar en ny "serverlös" metod för kvantberäkning

Quantum computing lovar magiskt kraftfull prestanda, men den har också många oöverstigliga hinder. En av de viktigaste punkterna är hur man uttrycker problemet som ska lösas som en kvant "krets" som kan köras på befintlig hårdvara. Men tänk om bara en del av problemet passar detta uttryck? I allmänhet hanteras komplexa problem bäst av traditionell dator- och kvantteknologi, men de flesta utvecklare är inte bekanta med denna teknik för att dela upp problem i olika datordomäner som CPU, GPU och QPU. I detta syfte bestämde sig IBM för att bana väg för kvantberäkningar genom abstraktionslager, och främja "serverlös" beräkning på kvantnivå som molntjänstleverantörer gör.

 Vad är "Quantum Serverless"?

IBMs "kvantserverlösa" tillvägagångssätt är utformad för att vägleda användare i att utnyttja kvantberäkningsresurser i stor skala utan att oroa sig för komplexiteten hos den underliggande hårdvaran. Denna friktionsfria utvecklingsprocess förlitar sig primärt på Qiskit med öppen källkod, en miljö för att exekvera klassisk datorkod på ett containeriserat sätt, vilket möjliggör tillgång till kvanthårdvara med låg latens. Som ett resultat kan en mängd olika arbetsbelastningar iterera eller återanvända kvanthårdvara för att prestera mycket snabbare än någonsin tidigare. Faktum är att IBM använde Qiskit-runtime för att exekvera den variationsmässiga kvant-Eigensolver-algoritmen 120 gånger snabbare än tidigare krets-API-modeller.

 Om Qiskit

IBM Qiskit riktar sig huvudsakligen till tre typer av användare. Den första är experter på hög nivå inom områden som kemi, finans eller AI som inte är så bekanta med kvantteknologi, och nu kan de även distribuera kretsar på kvanthårdvara på ett relativt transparent sätt. Detta är utan tvekan ett viktigt steg för kvantberäkningar för att möta marknadens efterfrågan. Den andra är en utvecklare som har en viss förståelse för kvantkretsar och har för avsikt att använda ett runtime-bibliotek för att testa de komparativa fördelarna med kvantberäkningar jämfört med klassisk beräkning. Slutligen kan kvantberäkningsexperter som vill undersöka kvantberäkningspulser – signalerna som går in och ut ur qubits – distribuera samma runtime-svit i ett av de mer än 20 IBM-stödda kvantsystemen runt om i världen, som drivs av Qiskit. överlägsen.

IBM-teamet har också undersökt nya sätt att förbättra problemlösningsförmågan hos kvantberäkningssystem genom att utnyttja klassiska resurser för att hantera komplexa problem som kretsdesign, kvantinbäddning och felreducering. Klassiska resurser kan hitta viktiga ingångspunkter i kretsdesignproblem, och därigenom generera mindre kvantkretsar för att rymma nuvarande kvantenheter med svag beräkningskraft. Efter att delarna är färdiga sätts delarna sedan ihop igen av klassiska datorer för att simulera det övergripande problemet. Felreducering är att minska vissa fel och deras effekter genom klassiska efterbearbetningsmekanismer, och därigenom erhålla mer exakta kvantberäkningslösningar. IBM hoppas att denna kvant-klassiska kombination kommer att göra det möjligt för tekniksamhället att dra nytta av fördelarna med kvantberäkning i vissa applikationer snabbare än förväntat.

 Vilka är fördelarna med "serverlös"?

Faktum är att uttrycket "serverlös" kan vara lite förvirrande. De underliggande servrarna (både i klassisk eller kvantform) finns såklart, det är bara det att utvecklare nu bara behöver fokusera på kodning, inte hårdvaruinfrastrukturen. Alla resurser kommer att kapslas in som molntjänster, vilket eliminerar behovet av kapacitets- eller livscykelhantering på utvecklingssidan och möjliggör sömlös expansion. Slutligen kan användare betala allt eftersom utan att ådra sig kostnaden för inaktiv hårdvara.

  Slutsats

För närvarande är IBM:s release bara en enkel demonstration, som främst betonar hur IBMs molnkodsmotor och Qiskit runtime hjälper användare att kombinera CPU, GPU och QPU i samma applikationsscenario, vilket motsvarar att öppna ett litet fönster för att spionera på framtida applikationsscenarier .

I framtiden undersöker IBM mer komplexa sätt att implementera kvantberäkningar, i hopp om att verkligen uppnå och påskynda "kvantöverlägsenhet" -- ett användningsfall där kvantberäkning är betydligt bättre än traditionell datoranvändning. Framväxten av "kvantserverlös" är exakt en ritning som IBM skisserat för kvantberäkning.