Η IBM απλοποιεί την ανάπτυξη SW για κβαντικούς υπολογιστές με νέα εργαλεία

By | December 12, 2023

Καθώς το τοπίο των κβαντικών υπολογιστών εξελίσσεται γρήγορα, η IBM παραμένει στην πρώτη γραμμή με καινοτόμες λύσεις που έχουν σχεδιαστεί για να κάνουν τους κβαντικούς υπολογιστές πιο πρακτικούς και προσβάσιμους. Αυτό είναι ιδιαίτερα εμφανές στις καινοτομίες της στην ανάπτυξη κβαντικών εφαρμογών.

Στο πρόσφατο Quantum Computing Summit, η IBM παρουσίασε το Qiskit 1.0, μια σημαντική ενημέρωση για το κιτ ανάπτυξης λογισμικού ανοιχτού κώδικα για κβαντικούς υπολογιστές. Η νέα έκδοση διαθέτει Qiskit Patterns, τα οποία στοχεύουν στην απλοποίηση της μετάβασης από τον κλασικό στον κβαντικό υπολογισμό για τους επιστήμονες κβαντικών υπολογιστών.

Αυτά τα Πρότυπα, μαζί με τις εξελίξεις στους τρόπους κβαντικής εκτέλεσης και στους υπολογιστές χωρίς διακομιστή, αντιπροσωπεύουν τη δέσμευση της IBM να φέρει τον κβαντικό υπολογισμό στην κύρια επιστημονική έρευνα και να επεκτείνει τη χρησιμότητά του.

QISKIT 1.0

Το Qiskit 1.0 σηματοδοτεί μια σημαντική εξέλιξη στις προσπάθειες κβαντικής υπολογιστικής της IBM, παρουσιάζοντας μια σημαντική ανακάλυψη στην προσπάθεια να γίνει ο κβαντικός υπολογιστής πιο προσιτός και πρακτικός για ένα ευρύτερο κοινό.

Αυτή η ενημερωμένη έκδοση του κιτ ανάπτυξης λογισμικού ανοιχτού κώδικα της IBM έχει σχεδιαστεί με τις μοναδικές ανάγκες των επιστημόνων κβαντικής πληροφορικής, εστιάζοντας στη βελτίωση της εμπειρίας του χρήστη και στην απλοποίηση των πολυπλοκοτήτων που είναι εγγενείς στον κβαντικό προγραμματισμό.

Το κεντρικό στοιχείο του Qiskit 1.0 είναι η εισαγωγή των προτύπων Qiskit – ένα πλαίσιο που έχει σχεδιαστεί για να εξορθολογίζει τη ροή εργασιών του κβαντικού υπολογισμού μέσω μιας αρθρωτής διαδικασίας τεσσάρων βημάτων. Αυτή η διαδικασία καθοδηγεί αποτελεσματικά τους χρήστες από την εννοιολόγηση προβλημάτων στην εκτέλεση κβαντικών αλγορίθμων, διασφαλίζοντας ότι οι λύσεις είναι βελτιστοποιημένες για κβαντικό υλικό.

Με βελτιώσεις στην απόδοση, τη σταθερότητα και τη μειωμένη κατανάλωση μνήμης, το Qiskit 1.0 προσφέρει δυνατότητες δυναμικής κατασκευής κυκλωμάτων, επιτρέποντας την κατασκευή πιο εξελιγμένων και ευέλικτων κβαντικών αλγορίθμων.

Η IBM έχει επίσης βελτιστοποιήσει τη διαδικασία transpilation για να διασφαλίσει ότι τα κβαντικά κυκλώματα είναι προετοιμασμένα για την καλύτερη δυνατή απόδοση σε συγκεκριμένο κβαντικό υλικό.

Πρότυπα QISKIT

Τα πρότυπα Qiskit, που εισήχθησαν με τις τελευταίες εξελίξεις της IBM στον κβαντικό υπολογισμό, προσφέρουν μια δομημένη, εύχρηστη προσέγγιση στον κβαντικό προγραμματισμό. Αυτά τα πρότυπα έχουν δημιουργηθεί για να ικανοποιήσουν τις απαιτήσεις των επιστημόνων κβαντικής υπολογιστικής που επιδιώκουν να αξιοποιήσουν τον κβαντικό υπολογισμό για πρακτική επίλυση προβλημάτων χωρίς να εμπλέκονται σε τεχνικές λεπτομέρειες.

Το πλαίσιο Qiskit Patterns βασίζεται σε μια διαδικασία τεσσάρων βημάτων που απλοποιεί την εφαρμογή κβαντικών αλγορίθμων.

Το πρώτο βήμα περιλαμβάνει τη χαρτογράφηση προβλημάτων του πραγματικού κόσμου σε κβαντικά κυκλώματα και τελεστές, μεταφράζοντας αποτελεσματικά σύνθετες ερωτήσεις στη γλώσσα της κβαντικής μηχανικής. Για παράδειγμα, ένα πρόβλημα χημείας μπορεί να μετατραπεί σε ένα κβαντικό κύκλωμα που συμβολίζει τη συνάρτηση μοριακού κύματος με τελεστές που αντιπροσωπεύουν την ενέργεια Hamiltonian.

Αυτά τα αφηρημένα κβαντικά κυκλώματα βελτιστοποιούνται για συγκεκριμένο κβαντικό υλικό στο δεύτερο βήμα. Αυτό περιλαμβάνει τη χρήση ενός transpiler για την προσαρμογή των κυκλωμάτων στους μοναδικούς περιορισμούς και τις δυνατότητες του υλικού, διασφαλίζοντας ότι τα κυκλώματα είναι όσο το δυνατόν συνοπτικά και αποτελεσματικά.

Το τρίτο βήμα είναι η εκτέλεση αυτών των βελτιστοποιημένων κυκλωμάτων σε κβαντικό υλικό. Αυτό το στάδιο αξιοποιεί το Qiskit Primitives για την εκτέλεση κυκλωμάτων σε κβαντικά συστήματα της IBM, που συμπληρώνονται από κλασική επεξεργασία για μετριασμό σφαλμάτων και άλλους σχεδόν άμεσους υπολογισμούς.

Η μετα-επεξεργασία αποτελεί το τελικό βήμα, όπου τα ακατέργαστα αποτελέσματα του κβαντικού υλικού μετατρέπονται σε κατανοητές και χρησιμοποιήσιμες μορφές, είτε αριθμητικές τιμές, γραφήματα ή άλλες αναλυτικές παρουσιάσεις.

Η αρθρωτότητα και η επαναχρησιμοποίηση είναι κρίσιμα χαρακτηριστικά των προτύπων Qiskit, με το σχεδιασμό τους να αποτελείται από εναλλάξιμα δομικά στοιχεία. Αυτό επιτρέπει στους χρήστες να προσαρμόζουν τις ρουτίνες κβαντικών υπολογιστών τους, ανταλλάσσοντας στοιχεία IBM με εναλλακτικές λύσεις τρίτων ή ανοιχτού κώδικα, διασφαλίζοντας απρόσκοπτη ενσωμάτωση στις υπάρχουσες ροές εργασίας υπολογιστών.

Σχεδιασμένο με γνώμονα τον χρήστη, το Qiskit Patterns στοχεύει στη διευκόλυνση πολύπλοκων κβαντικών υπολογισμών, συμπεριλαμβανομένων εκείνων που λειτουργούν σε περισσότερα από 100 κυκλώματα qubit. Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό καθώς το πεδίο κινείται προς την εποχή της κβαντικής χρησιμότητας, όπου ο κβαντικός υπολογισμός γίνεται πρακτικό εργαλείο για την επιστημονική πρόοδο.

Τα πρότυπα Qiskit αποτελούν απόδειξη της αφοσίωσης της IBM στο να κάνει τους κβαντικούς υπολογιστές πιο προσιτούς και λειτουργικούς σε ένα ευρύτερο κοινό, απλοποιώντας τη διαδικασία για τους επιστήμονες και τους ερευνητές να εξερευνήσουν και να λύσουν πολύπλοκα προβλήματα. Αυτή η στρατηγική ανάπτυξης με επίκεντρο τον χρήστη ευθυγραμμίζεται με τον πρωταρχικό στόχο της IBM για επέκταση της εμβέλειας και της αποτελεσματικότητας της τεχνολογίας κβαντικών υπολογιστών.

Κβαντική και εκτέλεση χωρίς διακομιστή

Οι λειτουργίες κβαντικής εκτέλεσης που εισήγαγε η IBM, όπως η λειτουργία δέσμης, έχουν φέρει επανάσταση στον τρόπο διαχείρισης των κβαντικών υπολογισμών. Η λειτουργία παρτίδας επιτρέπει την ταυτόχρονη ή διαδοχική επεξεργασία πολλαπλών κβαντικών εργασιών, βελτιώνοντας δραματικά την απόδοση και την αποτελεσματικότητα των κβαντικών λειτουργιών.

Αυτή είναι μια σημαντική βελτίωση σε σχέση με τις παραδοσιακές εκτελέσεις μίας εργασίας, με την IBM να αναφέρει ότι η λειτουργία δέσμης μπορεί να βελτιώσει τους χρόνους εκτέλεσης έως και πέντε φορές. Αυτή η λειτουργία είναι ιδιαίτερα πλεονεκτική για το χειρισμό μεγάλου όγκου ανεξάρτητων εργασιών, καθιστώντας τη διαδικασία κβαντικού υπολογισμού πιο βελτιστοποιημένη και αποδοτική από άποψη χρόνου.

Ο κβαντικός υπολογισμός χωρίς διακομιστή αντιπροσωπεύει ένα άλμα προς πιο προσιτό κβαντικό υπολογισμό. Αυτό το μοντέλο επιτρέπει στους χρήστες να εκτελούν κβαντικές εργασίες χωρίς να ασχολούνται με πολύπλοκη κβαντική υποδομή υλικού.

Αυτό είναι ανάλογο με τις αρχιτεκτονικές χωρίς διακομιστές στο cloud computing, όπου αφαιρείται το λειτουργικό βάρος της διαχείρισης διακομιστών, επιτρέποντας στους χρήστες να επικεντρωθούν στην εκτέλεση των εφαρμογών και των υπηρεσιών τους. Ο κβαντικός υπολογισμός χωρίς διακομιστή απλοποιεί σημαντικά την εμπειρία του χρήστη καθιστώντας τους κβαντικούς πόρους πιο εύκολα διαθέσιμους.

Η αφαίρεση της πολυπλοκότητας του κβαντικού υλικού ανοίγει την πόρτα σε ένα ευρύτερο κοινό να ασχοληθεί με τους κβαντικούς υπολογιστές για διάφορες εφαρμογές.

Η ώθηση της IBM προς τις προηγμένες λειτουργίες κβαντικής εκτέλεσης και τον κβαντικό υπολογισμό χωρίς διακομιστή αποτελεί μέρος μιας ευρύτερης προσπάθειας για να καταστεί ο κβαντικός υπολογιστής ευκολότερος στη χρήση και πιο αποτελεσματικός.

Αυτές οι πρωτοβουλίες αναμένεται να διευρύνουν την εμβέλεια των κβαντικών υπολογιστών, προσκαλώντας μια πιο διαφορετική ομάδα χρηστών και διευρύνοντας το πεδίο των πιθανών εφαρμογών.

Η γνώμη του αναλυτή

Στον συνεχώς εξελισσόμενο κλάδο των κβαντικών υπολογιστών, το Quantum Computing Summit της IBM παρουσίασε την κατανόησή του για τις διαφοροποιημένες ανάγκες των επιστημόνων κβαντικών υπολογιστών. Η εισαγωγή του Qiskit 1.0 αποτελεί απόδειξη της ηγετικής θέσης της IBM στον τομέα, αντικατοπτρίζοντας μια στρατηγική ώθηση για να γίνει ο κβαντικός υπολογιστής πιο προσιτός στους επιστήμονες που ασχολούνται με την έρευνα αιχμής.

Τα πρότυπα Qiskit απλοποιούν την εφαρμογή κβαντικών αλγορίθμων μέσω μιας διαδικασίας τεσσάρων βημάτων, μεταφράζοντας προβλήματα του πραγματικού κόσμου στη γλώσσα της κβαντικής μηχανικής. Αυτή η απλοποιημένη διαδικασία βελτιώνει την απόδοση και φέρνει μια αξιοσημείωτη βελτίωση στη σταθερότητα και την απόδοση των κβαντικών κυκλωμάτων.

Με την εμφάνιση του batch mode και άλλων τρόπων κβαντικής εκτέλεσης, η IBM έχει σημειώσει σημαντικές προόδους στη διαχείριση και τη βελτιστοποίηση των κβαντικών υπολογισμών. Αυτοί οι τρόποι λειτουργίας έχουν αποδειχθεί ότι αυξάνουν την αποτελεσματικότητα, βελτιώνοντας σύμφωνα με πληροφορίες τους χρόνους εκτέλεσης έως και πέντε φορές σε σχέση με τις παραδοσιακές εκτελέσεις μίας εργασίας, ένα πλεονέκτημα για τον χειρισμό πολλαπλών ανεξάρτητων εργασιών.

Ο κβαντικός υπολογισμός χωρίς διακομιστή, μια άλλη πρόοδος, φέρνει τον κβαντικό υπολογιστή στην εποχή του cloud. Η παροχή μιας φιλικής προς τον χρήστη εμπειρίας, παρόμοιας με τις αρχιτεκτονικές χωρίς διακομιστή στο παραδοσιακό υπολογιστικό νέφος, εξαλείφει το λειτουργικό φόρτο της διαχείρισης κβαντικού υλικού, εκδημοκρατίζοντας την πρόσβαση σε κβαντικούς πόρους.

Αυτές οι εξελίξεις της IBM στους τρόπους κβαντικής εκτέλεσης και στον κβαντικό υπολογισμό χωρίς διακομιστή δεν είναι απλώς σταδιακά βήματα, αλλά γιγάντια άλματα προς τον εκδημοκρατισμό του κβαντικού υπολογισμού. Σηματοδοτούν μια ευρύτερη προσπάθεια για τη διεύρυνση της εμβέλειας του κβαντικού υπολογισμού, προσκαλώντας μια ολοένα και πιο διαφοροποιημένη βάση χρηστών να ασχοληθεί με αυτήν τη μετασχηματιστική τεχνολογία για πολλές εφαρμογές.

Οι στρατηγικές εξελίξεις της IBM αναμένεται να καταλύσουν το επόμενο κύμα επιστημονικών ανακαλύψεων, προαναγγέλλοντας μια εποχή κβαντικής χρησιμότητας όπου ο κβαντικός υπολογισμός δεν είναι απλώς ένα θεωρητικό θαύμα, αλλά ένα πρακτικό εργαλείο για έρευνα και ανάπτυξη.

Αποκάλυψη: Ο Steve McDowell είναι αναλυτής του κλάδου και η NAND Research, μια εταιρεία ανάλυσης κλάδου, ασχολείται ή έχει συμμετάσχει σε υπηρεσίες έρευνας, ανάλυσης και συμβουλευτικών υπηρεσιών με πολλές εταιρείες τεχνολογίας, οι οποίες μπορεί να περιλαμβάνουν αυτές που αναφέρονται σε αυτό το άρθρο . Ο κ. McDowell δεν κατέχει μετοχές σε καμία από τις εταιρείες που αναφέρονται σε αυτό το άρθρο.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *