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Ejecutar algoritmos cuánticos en la nube ahora es mucho más rápido
Simón Landrein
Las computadoras cuánticas algún día podrían realizar cálculos más allá del alcance incluso de la supercomputadora clásica más poderosa, pero por ahora construir y mantener estas máquinas sigue siendo inmensamente costoso y difícil.
Entonces, en los últimos años, la industria naciente ha comenzado a poner a disposición de investigadores y empresas algunas de las relativamente pocas máquinas cuánticas que existen a través de la nube informática.
Una startup llamada Rigetti Computing acaba de presentar un nuevo servicio Quantum Cloud (QCS) que se basa en su oferta existente, que incluye Forest, un conjunto de herramientas de software para la programación cuántica en la nube. Hay un premio de $ 1 millón para la primera persona o equipo que use QCS para demostrar que una máquina cuántica es capaz de mostrar lo que la compañía llama 'ventaja cuántica'.
Rigetti define esto como una demostración de que una máquina cuántica puede encontrar una solución de mayor calidad, más rápida o más barata para un problema importante y valioso que una máquina clásica. (Rigetti dice que los detalles de la competencia se darán a conocer el 30 de octubre).
La compañía también presentó recientemente el procesador cuántico más potente del mundo, un modelo de 128 qubits que supera al poseedor del récord anterior, el chip Bristlecone de 72 qubits de Google (ver el Revisión de tecnología del MIT contador de cúbits ). Sin embargo, los usuarios de QCS inicialmente estarán limitados a un chip de 16 qubits. El servicio también estará limitado a ciertos clientes y socios de Rigetti al principio, antes de estar más disponible a finales de este año.
La razón por la que hay tanto entusiasmo en torno a la computación cuántica es que, a diferencia de las máquinas tradicionales, que utilizan bits digitales estándar que pueden representar 1 o 0 , los qubits pueden ser ambos al mismo tiempo. Agregar solo unos pocos qubits adicionales a una máquina, y vincularlos a través de un fenómeno conocido como entrelazamiento, crea saltos exponenciales en el poder de cómputo (consulte Las computadoras cuánticas serias finalmente están aquí. ¿Qué vamos a hacer con ellas?).
A medida que se desarrolla la tecnología, la computación cuántica podría conducir a avances significativos en numerosos campos, desde la química y la ciencia de los materiales hasta la física nuclear y el aprendizaje automático.
Trampa de velocidad
Thomas Papenbrock, físico nuclear de la Universidad de Tennessee, ha utilizado los servicios en la nube de IBM y Rigetti para calcular la energía de enlace del deuterón , una partícula que consta de un protón y un neutrón que forma el centro del átomo de deuterio (o hidrógeno pesado). Aunque es posible hacer esto con computadoras clásicas, Papenbrock dice que está interesado en usar máquinas cuánticas a través de la nube para aprender más sobre su potencial.
Para ejecutar tales experimentos, los investigadores a menudo programan sus propias computadoras clásicas con algoritmos cuánticos híbridos que luego usan interfaces de programación de aplicaciones, o API, para llamar a máquinas cuánticas en la nube para partes específicas de un cálculo. Luego, los resultados se envían de regreso a las máquinas clásicas.
Rigetti dice que su propio equipo y los usuarios de su servicio en la nube existente descubrieron que este enfoque creaba problemas de latencia, lo que ralentizaba el rendimiento de los algoritmos.
QCS aborda el problema con un centro de datos que contiene computadoras cuánticas y clásicas en un sistema optimizado para ejecutar algoritmos híbridos completos. La firma dice que en los próximos meses, los algoritmos cuánticos se ejecutarán de 20 a 50 veces más rápido en su QCS que en su configuración de nube actual, y mucho más rápido más allá de eso.
El servicio también viene preconfigurado con Forest y otras herramientas para facilitar a los investigadores la puesta en marcha de los experimentos. Realmente estamos acortando el ciclo de aprendizaje para que las personas puedan comenzar a probar y programar hoy, dice Chad Rigetti, director ejecutivo y fundador de la empresa.
Aunque QCS inicialmente dará acceso a los investigadores solo al chip de 16 qubits de la compañía, eventualmente también se podrá acceder al último a través de la nube, dice la compañía. La perspectiva de procesadores cuánticos más potentes entusiasma a investigadores como Papenbrock. Con acceso a un chip de 128 qubits, podríamos resolver algunos problemas fantásticos, dice.
La nube se mueve
El nuevo servicio brindará a más investigadores acceso a computación cuántica relativamente avanzada y mantendrá a Rigetti en la primera fila de un movimiento de nubes cuánticas en rápida expansión.
IBM ya permite que los miembros de su comunidad QNetwork centrada en los negocios accedan a máquinas de 20 qubits a través de la nube y proporciona acceso gratuito a máquinas de 5 y 16 qubits a través de una iniciativa llamada IBM Quantum Experience. Dario Gil, director de operaciones de IBM Research, dice que unos 97.000 usuarios han realizado un total de 5,8 millones de experimentos en este último servicio desde su lanzamiento en 2016.
En una conferencia reciente, Diane Greene, directora del negocio de la nube de Google, dijo que la compañía está permitiendo que algunos clientes tengan acceso a un servicio cuántico basado en la nube, y firmas tecnológicas asiáticas como Fujitsu de Japón y Alibaba de China también se han unido al club de la nube cuántica. .