IBM представила дорожную карту развития открытой экосистемы ПО для квантовых вычислений. InScience разобрался, каким в компании видят квантовое программирование — кто и зачем им будет заниматься, что оно даст самим устройствам, на что разработчики смогут опереться и скоро ли мы сможем запустить квантовые видеоигры?
IBM приняла решение работать по принципу открытого исходного кода — и в своей дорожной карте приглашает разработчиков внести вклад в развитие технологий квантовых вычислений. Предполагается, что таким образом уже в этом году удастся повысить производительность квантовых вычислений в 100 раз, а через несколько лет квантовые вычисления станут частью повседневной работы многих специалистов.
«IBM Research видит будущее квантовых вычислений, в котором не надо запускать код отдельно на специализированном оборудовании. Напротив, квантовые компьютеры станут частью стандартных вычислительных ресурсов – как графические ускорители или внешние устройства», — говорится в пресс-релизе компании.
Дорожная карта охватывает период с 2019 по 2026 годы. Условно его разделили на два этапа. До 2022 года главная задача — изучить возможные области использования и обозначить возможные проблемы. С 2023 года IBM планирует внедрять квантовые инструменты и развивать приложения под конкретные задачи.
IBM делает ставку на open-source, то есть на программное обеспечение с открытым исходным кодом. Компания приглашает разработчиков работать по всем трем уровням развития ПО — от создания сред до конечных приложений для химии, биологии, физики, машинного обучения и других областей.
«Наша главная цель — не просто создать мощное квантовое оборудование, а сделать так, чтобы его использовали. Не только какое-то небольшое число пользователей, а большинство из 20 миллионов профессиональных разработчиков. Мы хотим сделать этот процесс максимально простым, чтобы разработчикам не нужно было изучать новые инструменты или языки. Все, что им понадобится, — вставить в свой код несколько строк для вызова квантового API», — заявил вице-президент IBM Quantum Computing Джей Гамбетта.
Ближайшая «точка назначения» на карте — квантовая среда выполнения Qiskit runtime. Она позволит запускать больше процессов и с большей производительностью. Среда представляет собой комбинацию классических и квантовых вычислений — программы запускаются на обычном компьютере, а тот связан с расположенным рядом квантовым компьютером. Так передача данных с пользовательского компьютера на квантовый процессор и обратно происходит с минимальной задержкой. Qiskit Runtime должна ускорить выполнение программ в 100 раз. Запуск системы планируется в 2021 году. А еще через два года IBM обещают выпустить целое семейство таких систем для различных областей применения: науки, машинного обучения, задач оптимизации. Для рядового пользователя, например для ученого, это даст возможность легко внедрять в свои вычисления квантовые компоненты. Знаний квантовой физики для этого не потребуется.
«Эти технологии будут иметь огромное влияние в ближайшем будущем, так что к этому лучше подготовиться. Мы уже видим, что университеты расширяют свои программы, учат теории и практике квантовых вычислений. Теперь не только физики изучают квантовые компьютеры, но и инженеры, и экономисты, и химики. Для компаний тоже важно создавать команды экспертов, которые могут сформулировать, какие задачи они могли бы решать быстрее с помощью квантовых вычислений», — заявила научный сотрудник IBM Research Europe Хайке Райль.
В 2022 году IBM сделает доступными для разработчиков динамические квантовые схемы (то есть последовательности инструкций для выполнения), которые позволят решать на квантовых компьютерах прежде невыполнимые задачи. Это позволит программистам запускать динамические схемы с классическими и квантовыми инструкциями.
К 2023–24 годам компания создаст библиотеки готовых квантовых схем для разработчиков. Тогда разработчики смогут в полной мере воспользоваться всеми преимуществами квантовых устройств с тысячей кубитов и более без необходимости изучения принципов их работы.
К этому времени планируется развить инфраструктуру облачных квантовых вычислений и сделать их таким образом доступными для большого числа пользователей. Среди возможных применений квантовых вычислений в компании назвали, например, обработку данных БАК и расчет характеристик материалов, или, чуть более неожиданное, — квантовые видеоигры. В IBM надеются, что с расширением инфраструктуры квантовые вычисления станут привычной темой не только в научных центрах, компаниях и университетах, но и, возможно, в школах.
«Я лично считаю, что чем раньше человек узнает об этом странном явлении, тем проще ему будет его понять и научиться мыслить таким образом. Джей Гамбетта как-то сказал: “Ты думаешь слишком классически”. Так что чем раньше мы сможем увидеть и почувствовать это квантовое поведение, тем более интуитивными станут для нас эти технологии. А это позволит стать более креативными в этой области», — отметила Райль.
Новая дорожная карта — часть многолетнего проекта IBM по развитию технологий квантовых вычислений. К 2023 году компания планирует создать устройство более чем в тысячу кубитов. Для сравнения, выпущенный в сентябре 2020-го процессор с традиционным «птичьим» названием Hummingbird («Колибри») работает на 65 кубитах, а уже следующий, Eagle («Орел»), который компания обещает выпустить в 2021 году, будет 127-кубитным. Предполагается, что в 2023 году станет доступен 1121-кубитный «Кондор».
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
