Облачные квантовые вычисления
Облачные квантовые вычисления — это вызов квантовых эмуляторов , симуляторов или процессоров через облако. Облачные сервисы все чаще рассматриваются как способ предоставления доступа к квантовой обработке. Квантовые компьютеры достигают своей огромной вычислительной мощности, превращая квантовую физику в вычислительную мощность, и когда пользователям предоставляется доступ к этим квантовым компьютерам через Интернет, это известно как квантовые вычисления в облаке.
В 2016 году IBM подключила к облаку небольшой квантовый компьютер, который позволяет создавать и выполнять простые программы в облаке. [1] В начале 2017 года исследователи из Rigetti Computing продемонстрировали первый программируемый доступ к облаку с помощью библиотеки Python pyQuil . [2] Многие люди, от ученых-исследователей и профессоров до школьников, уже создали программы, которые запускают множество различных квантовых алгоритмов, используя программные инструменты. Некоторые потребители надеялись использовать быстрые вычисления для моделирования финансовых рынков или создания более совершенных систем искусственного интеллекта . Эти методы использования позволяют людям за пределами профессиональной лаборатории или учреждения испытать и узнать больше о такой феноменальной технологии. [3]
Приложение [ править ]
Облачные квантовые вычисления используются в нескольких контекстах:
- В преподавании учителя могут использовать облачные квантовые вычисления, чтобы помочь своим ученикам лучше понять квантовую механику , а также реализовать и протестировать квантовые алгоритмы . [4] [5]
- В исследованиях ученые могут использовать облачные квантовые ресурсы для проверки квантовой информации теорий . [6] проводить эксперименты , [7] сравнивать архитектуры, [8] среди прочего.
- В играх разработчики могут использовать облачные квантовые ресурсы и создавать квантовые игры, чтобы познакомить людей с квантовыми концепциями. [9]
- В цифровой трансформации , когда терабайты больших данных доступны для обработки и прогнозирования ценных будущих результатов.
- Используется при разработке облачных квантовых приложений для создания индивидуальных приложений для малого бизнеса.
Существующие платформы [ править ]
- Лаборатория qBraid от qBraid [10] — это облачная платформа для квантовых вычислений. Он предоставляет программные инструменты для исследователей и разработчиков квантовых технологий, а также доступ к квантовому оборудованию. qBraid обеспечивает облачный доступ к устройствам IBM и Amazon Braket, включая симуляторы IBM, Xanadu, OQC, QuEra, Amazon Braket, Rigetti и IonQ по состоянию на август 2023 года. Платформа облачных квантовых вычислений имеет уровень бесплатного пользования, обеспечивающий неограниченный доступ к оборудованию и симуляторам. доступно при покупке кредитов.
- Quandela Cloud от Quandela — первый европейский фотонный квантовый компьютер с доступом к облаку. Компьютер взаимодействует с использованием языка сценариев Perceval, а учебные пособия и документация доступны в Интернете бесплатно. [11]
- Xanadu Quantum Cloud от Xanadu, которое представляет собой облачный доступ к трем полностью программируемым фотонным квантовым компьютерам. [12]
- Forest от Rigetti Computing , который представляет собой набор инструментов для квантовых вычислений. Включает в себя язык программирования, [13] инструменты разработки и примеры алгоритмов.
- LIQUi> от Microsoft , представляющий собой программную архитектуру и набор инструментов для квантовых вычислений. Он включает в себя язык программирования, примеры алгоритмов оптимизации и планирования, а также квантовые симуляторы.
- Q# — квантовый язык программирования от Microsoft на платформе .NET Framework, рассматриваемый как преемник LIQUi|>.
- IBM Q Experience от IBM , [14] предоставление доступа к квантовому оборудованию, а также к симуляторам HPC . Доступ к ним можно получить программно с помощью Python на основе платформы Qiskit или через графический интерфейс с помощью интерфейса IBM Q Experience графического . [15] Оба основаны на стандарте OpenQASM для представления квантовых операций. Существует также учебник и онлайн-сообщество . [16] В настоящее время доступны следующие симуляторы и квантовые устройства:
- Quantum in the Cloud от Бристольского университета , который состоит из квантового симулятора и четырехкубитной оптической квантовой системы . [19]
- Quantum Playground от Google , который включает в себя симулятор с простым интерфейсом, языком сценариев и трехмерной визуализацией квантового состояния. [20]
- Квант в облаке, Университет Цинхуа. Это новое четырехкубитное квантовое облако, основанное на ядерном магнитном резонансе — NMRCloudQ.
- Quantum Inspire от Qutech — первая платформа в Европе, обеспечивающая облачные квантовые вычисления на двух аппаратных чипах. Quantum Inspire является первой платформой в мире после 5-кубитного трансмон-процессора. [21] предоставить онлайн-доступ к полностью программируемому 2-кубитному квантовому процессору электронного спина:
- Spin-2 — это квантовый компьютер со спин -кубитом , состоящий из двух кубитов, в котором размещены два одноэлектронных спиновых кубита в двойной квантовой точке в изотопно очищенной среде. 28 И.
- Starmon-5 состоит из пяти сверхпроводящих трансмон- кубитов в X-конфигурации.
- Помимо квантовых чипов, платформа предоставляет доступ к QX, серверной части квантового эмулятора. Доступны два экземпляра эмулятора QX, эмулирующие до 26 кубитов на обычном облачном сервере и до 31 кубита с использованием одного «толстого» узла на Cartesius, голландском национальном суперкомпьютере SurfSara. Квантовые алгоритмы на основе схем можно создавать с помощью графического пользовательского интерфейса или с помощью пакета Quantum Inspire SDK на основе Python, обеспечивающего серверную часть для платформы projectQ, платформы Qiskit. Quantum Inspire предоставляет базу знаний [22] с руководствами пользователя и примерами алгоритмов, написанными на cQASM.
- Amazon Braket по состоянию на ноябрь 2022 года предоставляет доступ к квантовым компьютерам, созданным IonQ , Rigetti , Xanadu, QuEra и Oxford Quantum Circuits. Машины D-Wave можно использовать через AWS Marketplace. Braket также предоставляет среду и симулятор разработки квантовых алгоритмов.
- Forge от QC Ware , предоставляющий доступ к оборудованию D-Wave, а также к симуляторам Google и IBM. Платформа предлагает 30-дневную бесплатную пробную версию, включая одну минуту квантовых вычислений. [23]
Ссылки [ править ]
- ^ «Опыт IBM Q» . Quantumexperience.ng.bluemix.net . Архивировано из оригинала 14 июня 2019 г. Проверено 8 мая 2019 г.
- ^ «Демо-версия компьютерного программного обеспечения Rigetti: Forest» . Ютуб . Проверено 3 февраля 2021 г.
- ^ Чен, Си; Ченг, Бин; Ли, Чжаокай; Не, Синьфан; Ю, Нэнкун; Юнг, Ман-Хонг; Пэн, Синьхуа (2018). «Экспериментальная криптографическая проверка для краткосрочных квантовых облачных вычислений». arXiv : 1808.07375 [ квант-ph ].
- ^ «Студенты в облаке с использованием IBM Quantum Experience» . 9 июня 2016 г.
- ^ Федорченко, Сергей (8 июля 2016 г.). «Квантовый эксперимент по телепортации для студентов». arXiv : 1607.02398 [ квант-ph ].
- ^ Альсина, Дэниел; Латорре, Хосе Игнасио (11 июля 2016 г.). «Экспериментальная проверка неравенств Мермина на пятикубитном квантовом компьютере». Физический обзор А. 94 (1): 012314. arXiv : 1605.04220 . Бибкод : 2016PhRvA..94a2314A . дои : 10.1103/PhysRevA.94.012314 . S2CID 119189277 .
- ^ Девитт, Саймон Дж. (29 сентября 2016 г.). «Проведение экспериментов по квантовым вычислениям в облаке». Физический обзор А. 94 (3): 032329. arXiv : 1605.05709 . Бибкод : 2016PhRvA..94c2329D . дои : 10.1103/PhysRevA.94.032329 . S2CID 119217150 .
- ^ Линке, Норберт М.; Маслов Дмитрий; Реттелер, Мартин; Дебнатх, Шантану; Фиггатт, Кэролайн; Ландсман, Кевин А.; Райт, Кеннет; Монро, Кристофер (28 марта 2017 г.). «Экспериментальное сравнение двух архитектур квантовых вычислений» . Труды Национальной академии наук . 114 (13): 3305–3310. arXiv : 1702.01852 . Бибкод : 2017PNAS..114.3305L . дои : 10.1073/pnas.1618020114 . ISSN 0027-8424 . ПМК 5380037 . ПМИД 28325879 .
- ^ Вуттон, Джеймс (12 марта 2017 г.). «Почему нам нужно делать квантовые игры» . Середина.
- ^ qbraid.com
- ^ Эртель, Николя; Форильяс, Эндрю; Глиниасти Григорий; Ле Биан, Рафаэль; Малерб, Себастьен; Пайяс, Марсо; Бертаси, Эрик; Бурдонкль, Борис; Эмерио, Пьер-Эммануэль; Межер, Равад; Музыка, Люк; Белабас, Надя; Валирон, Бенуа; Сенелларт, Паскаль; Мэнсфилд, Шейн; Сенелларт, Жан (21 февраля 2023 г.). «Персеваль: программная платформа для фотонных квантовых вычислений с дискретными переменными» . Квантовый . 7 : 931. arXiv : 2204.00602 . Бибкод : 2023Quant...7..931H . doi : 10.22331/q-2023-02-21-931 . S2CID 247922568 .
- ^ Чой, Чарльз К. (9 сентября 2020 г.). «Первый фотонный квантовый компьютер в облаке» . IEEE-спектр .
- ^ Смит, Роберт С.; Кертис, Майкл Дж.; Цзэн, Уильям Дж. (10 августа 2016 г.). «Практическая архитектура квантового набора команд». arXiv : 1608.03355 [ квант-ph ].
- ^ «Домашняя страница IBM Q» . 2 апреля 2009 г.
- ^ «Квантовый опыт IBM» . 2 апреля 2009 г.
- ^ «Учебное пособие по IBM Q Experience» .
- ^ «Квантовые устройства и симуляторы» . 2 апреля 2009 г.
- ^ «Сеть IBM Q» . 2 апреля 2009 г.
- ^ «Квант в облаке» . Бристоль.ac.uk . Проверено 20 июля 2017 г.
- ^ «Площадка квантовых вычислений» . Quantumplayground.net . Проверено 20 июля 2017 г.
- ^ «QuTech объявляет о выпуске Quantum Inspire, первой в Европе общедоступной платформы квантовых вычислений» . QuantumComputingReport.com . 22 апреля 2020 г. Проверено 5 мая 2020 г.
- ^ «Основы квантовых вычислений» . Квантовое вдохновение . Проверено 15 ноября 2018 г.
- ^ Лардинуа, Фредерик. «QC Ware Forge предоставит разработчикам доступ к квантовому оборудованию и симуляторам от разных производителей» . ТехКранч . Проверено 29 октября 2019 г.
