L'esecuzione di algoritmi quantistici nel cloud è diventata molto più veloce

Simone Landrein

I computer quantistici potrebbero un giorno eseguire calcoli al di là della portata anche del più potente supercomputer classico, ma per ora costruire e mantenere queste macchine rimane immensamente costoso e difficile.

Quindi, negli ultimi anni, la nascente industria ha iniziato a mettere a disposizione di ricercatori e aziende alcune delle relativamente poche macchine quantistiche esistenti tramite il cloud computing.

Una startup chiamata Rigetti Computing ha appena concluso un nuovo Quantum Cloud Service (QCS) che si basa sulla sua offerta esistente, che include Forest, un toolkit software per la programmazione quantistica nel cloud. C'è un premio di 1 milione di dollari per la prima persona o team che utilizza il QCS per dimostrare che una macchina quantistica è in grado di mostrare ciò che l'azienda chiama 'vantaggio quantistico'.

Rigetti lo definisce come una dimostrazione che una macchina quantistica può fornire una soluzione di qualità superiore, più veloce o più economica per un problema importante e prezioso rispetto a una classica. (Rigetti afferma che i dettagli della competizione saranno svelati il ​​30 ottobre.)

La società ha anche presentato di recente il processore quantistico più potente al mondo, un modello da 128 qubit che supera il precedente detentore del record, il chip Bristlecone da 72 qubit di Google (vedi Revisione della tecnologia del MIT contatore di qubit ). Tuttavia, gli utenti QCS inizialmente saranno limitati a un chip da 16 qubit. Il servizio sarà inizialmente limitato anche ad alcuni clienti e partner di Rigetti, per poi diventare più ampiamente disponibile entro la fine dell'anno.

Il motivo per cui c'è così tanto entusiasmo intorno al calcolo quantistico è che, a differenza delle macchine tradizionali, che utilizzano bit digitali standard che possono rappresentare sia uno o 0 , i qubit possono essere entrambi contemporaneamente. L'aggiunta di pochi qubit in più a una macchina, e il loro collegamento tramite un fenomeno noto come entanglement, crea salti esponenziali nella potenza di calcolo (vedi I computer quantistici seri sono finalmente arrivati. Cosa faremo con loro?).

Con lo sviluppo della tecnologia, l'informatica quantistica potrebbe portare a progressi significativi in ​​numerosi campi, dalla chimica e dalla scienza dei materiali alla fisica nucleare e all'apprendimento automatico.

Autovelox

Thomas Papenbrock, fisico nucleare dell'Università del Tennessee, ha utilizzato i servizi cloud di IBM e Rigetti per calcola l'energia di legame del deuterone , una particella costituita da un protone e un neutrone che forma il centro dell'atomo di deuterio (o idrogeno pesante). Sebbene sia possibile farlo con i computer classici, Papenbrock afferma di essere desideroso di utilizzare le macchine quantistiche attraverso il cloud per saperne di più sul loro potenziale.

Per eseguire tali esperimenti, i ricercatori spesso programmano i propri computer classici con algoritmi quantistici ibridi che poi utilizzano interfacce di programmazione delle applicazioni, o API, per richiamare macchine quantistiche nel cloud per bit specifici di un calcolo. I risultati vengono quindi rispediti alle macchine classiche.

Rigetti afferma che il suo stesso team e gli utenti del suo servizio cloud esistente hanno scoperto che questo approccio ha creato problemi di latenza, rallentando le prestazioni degli algoritmi.

QCS affronta il problema con un data center che contiene sia computer quantistici che classici in un sistema ottimizzato per eseguire interi algoritmi ibridi. L'azienda afferma che nei prossimi mesi, gli algoritmi quantistici funzioneranno da 20 a 50 volte più velocemente sul suo QCS rispetto alla sua attuale configurazione cloud, e significativamente più veloce oltre.

Il servizio è inoltre preconfigurato con Forest e altri strumenti per consentire ai ricercatori di avviare e far funzionare facilmente gli esperimenti. Stiamo davvero accorciando il ciclo di apprendimento in modo che le persone possano iniziare a testare e programmare oggi stesso, afferma Chad Rigetti, CEO e fondatore dell'azienda.

Sebbene QCS inizialmente consentirà ai ricercatori di accedere solo al chip a 16 qubit dell'azienda, alla fine anche il suo ultimo sarà accessibile tramite il cloud, afferma l'azienda. La prospettiva di processori quantistici più potenti eccita ricercatori come Papenbrock. Con l'accesso a un chip da 128 qubit, potremmo risolvere alcuni problemi fantastici, dice.

Il cloud si muove

Il nuovo servizio darà a un numero ancora maggiore di ricercatori l'accesso al calcolo quantistico relativamente avanzato e manterrà Rigetti in prima fila nel movimento della nuvola quantistica in rapida espansione.

IBM consente già ai membri della sua community QNetwork incentrata sul business di accedere a macchine a 20 qubit tramite il cloud e fornisce accesso gratuito a macchine a 5 e 16 qubit attraverso un'iniziativa chiamata IBM Quantum Experience. Dario Gil, chief operating officer di IBM Research, afferma che circa 97.000 utenti hanno eseguito un totale di 5,8 milioni di esperimenti su quest'ultimo servizio da quando è stato lanciato nel 2016.

In una recente conferenza, Diane Greene, a capo del business cloud di Google, ha affermato che la società sta permettendo ad alcuni clienti di accedere a un servizio quantistico basato su cloud e che anche aziende tecnologiche asiatiche come la giapponese Fujitsu e la cinese Alibaba si sono unite al club del cloud quantistico .

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