QCaaS: что мы знаем о квантовых вычислениях как услуге
Квантовые вычисления всегда считались «иллюзорным понятием», хотя мир ждал от них «квантовой магии». Шансы на то, что магия свершится до 2040 года, были небольшими. Но сейчас квантовые компьютеры — революционная вещь, которая уже доступна в виде услуги.
Если вы уже уже представили себе, как решаете загадки вселенной на собственном квантовом компьютере, то не спешите. На самом деле это не так просто. Несмотря на то, что QCaaS уже появились, получить доступ к ним не так легко, как может показаться.
Что такое квантовый компьютер
Для начала давайте кратко разберем, что такое квантовые вычисления. Классические компьютеры используют бинарный код для хранения и обработки данных. Бинарный язык следует простому правилу: он будет хранить обработанную информацию либо как 0, либо как 1. То есть транзистор в обычном процессоре может находиться только в одном состоянии, как в переключателе света, есть только кнопка ВКЛ или ВЫКЛ.
Поэтому компьютерам, к которым мы все привыкли, тяжело решать сложные математические задачи, потому что бинарный код имеет ограниченную точность представления чисел, выполняет вычисления с ограниченной скоростью и не могут работать со сложными алгоритмами.
Для решения сложных задач квантовый компьютер использует запутанность, то есть изменение состояния одного кубита прямо пропорционально изменению состояния других кубитов
В квантовых вычислениях практически все основано на комплексных числах. Вместо битов для хранения данных, квантовые компьютеры используют кубиты. Они могут находиться одновременно в двух состояниях: быть и нулем, и единицей по принципу суперпозиции. Хранение любых комбинаций 0000001, 00001 и 10000 означает упрощенный код.
Однако самое удивительное свойство кубитов связано с принципом квантовой переплетенности. Если два кубита связаны, изменение состояния одного кубита мгновенно влияет на состояние другого кубита, независимо от расстояния между ними. Это называется квантовой переплетенностью. Комбинация квантовых компьютеров и искусственного интеллекта практически будет управлять будущим.
Кому и для чего нужны квантовые компьютеры
Мир квантовых вычислений открывает возможности, которые можно использовать в различных отраслях:
наука. Квантовые компьютеры могут моделировать и анализировать сложные системы, что может привести к прорывам в физике, химии и других научных дисциплинах. Они также могут использоваться для решения сложных математических проблем и алгоритмов, которые в настоящее время слишком сложные для классических компьютеров;
здравоохранение и фармацевтическая промышленность. Квантовые вычисления в будущем позволят моделировать и имитировать биологические системы, разрабатывать новые лекарства и персонализировать методы лечения для пациентов. Это поможет ускорить процесс открытия лекарств;
финансовый и бизнес-сектор. Квантовые алгоритмы могут оптимизировать торговые стратегии, управление портфелями, оценку рисков и структуры ценообразования. Они также могут помочь в прогнозировании рыночных тенденций с большей точностью;
криптография и безопасность. Квантовые компьютеры могут потенциально взломать множество криптографических систем, используемых в настоящее время. Однако в области квантовой криптографии разрабатываются новые способы безопасной коммуникации, которые могут сопротивляться даже квантовым атакам;
цепочки поставок и логистика. Квантовые вычисления могут помочь оптимизировать сложные системы, такие как цепи поставок или транспортные потоки в городе. Оптимизация маршрутов и графиков работы сэкономит время и ресурсы бизнеса.
Что такое квантовые вычисления как услуга
QCaaS означает предоставление услуг квантовых компьютеров по запросу, как, например, SaaS или другие сервисы. Другими словами, это облачная услуга, которая дает клиентам доступ к платформам квантовых вычислений через интернет.
Компании предоставляют доступ к квантовым компьютерам с меньшим числом кубитов в модели услуги. Эта услуга полезна для исследователей, так как они получают доступ к квантовым компьютерам с меньшим числом кубитов через облачную инфраструктуру.
Преимущества квантовых вычислений как услуги
Вот несколько преимуществ QCaaS:
Доступность. QCaaS делает квантовые вычисления доступными для широкого круга пользователей, даже для тех, кто не обладает специализированными знаниями или физическими ресурсами для создания и поддержки собственного квантового компьютера. Пользователи могут легко получить доступ к квантовым вычислениям через облачные платформы, используя простые интерфейсы и API.
Гибкость и масштабируемость. QCaaS предлагает гибкость и масштабируемость вычислительных ресурсов в зависимости от потребностей пользователя. Пользователи могут легко настраивать и масштабировать вычислительные мощности, чтобы соответствовать требуемым задачам и объему работы. Это позволяет эффективно использовать ресурсы и оптимизировать затраты.
Удобство и простота использования: QCaaS обычно предоставляет простой и интуитивно понятный интерфейс, который позволяет пользователям взаимодействовать с квантовыми вычислениями без необходимости быть экспертами в области квантовой физики или программирования. Это делает квантовые вычисления более доступными и удобными для широкого круга пользователей.
Экономическая эффективность. Использование QCaaS может быть экономически выгодным с точки зрения затрат. Вместо инвестирования в дорогостоящую инфраструктуру и обслуживание квантового компьютера, пользователи могут оплачивать только использованные ими вычислительные ресурсы по мере необходимости. Это снижает начальные затраты и устраняет необходимость в техническом обслуживании.
Исследовательский потенциал: QCaaS предоставляет исследователям и научным командам доступ к мощным квантовым вычислениям для проведения экспериментов, разработки новых алгоритмов и решения сложных научных задач. Он стимулирует инновации и способствует развитию квантовой физики и вычислительной науки.
Компании, которые предоставляют услуги квантовых вычислений
QCaaS можно рассматривать как единую платформу для выполнения множества бизнес-функций. Аппаратное обеспечение (квантовый компьютер) будет располагаться удаленно. Рассмотрим компании, через которые уже сейчас можно получить доступ к квантовым вычислениям.
Honeywell
Honeywell — ведущий производитель квантовых компьютеров. Компания предоставляет модель услуги квантовых вычислений с 10 кубитами. Она предлагает стандартную или премиум-подписку, и каждый пользователь получает возможность 8–16 часов запускать алгоритмы на квантовом компьютере Honeywell. Он использует подход с захваченными ионами.
Amazon
Amazon Braket — услуга квантовых вычислений от Amazon. Она способствует развитию программного обеспечения в области квантовых вычислений. Amazon Bracket может использоваться для тестирования алгоритмов на локальном симуляторе. Комплект ПО Amazon Braket (SDK) поможет в создании квантовых приложений. После запуска алгоритмы проанализируют для оценки производительности. В видео более подробно об этом.
IBM
IBM предоставляет услуги IBM Quantum — доступ к передовым квантовым компьютерам и симуляторам IBM. Это комбинация квантовых процессоров с криогенными компонентами, контрольной электроникой и классической вычислительной технологией.
Квантовые системы IBM уникальны: они возвращают квантовые свойства, которые подробно описывают характеристики алгоритмов. IBM также предоставляет квантовый набор инструментов разработки qiskit для создания и развертывания приложений.
Сервис квантовых вычислений Google предоставляет исследователям доступ к аппаратному обеспечению. Исследователи могут запускать свои программы на квантовых процессорах Google. Они могут пользоваться открытой квантовой вычислительной платформой Cirq для создания и тестирования алгоритмов.
Google также предоставляет доступ к таким библиотекам, как OpenFermion, TensorFlow Quantum. Их можно задействовать для экспериментов с моделями машинного обучения. Квантовые технологии Google Alpine предоставляют устройства с запертыми ионами для квантовых исследований.
Заключение: квантовая революция перестает быть иллюзорной
Появление квантовых вычислений как услуги — это поворотный момент в истории технологий. Постепенно квантовые вычисления становятся доступными для широкого круга пользователей: представителей госорганов, сотрудников крупных корпораций, исследователей и ученых. QCaaS позволяет им получать доступ по требованию к платформам квантовых вычислений через облако без значительных затрат на владение и обслуживание сложного оборудования.
Несмотря на потенциальные проблемы с доступностью и пониманием, перспективы квантовых вычислений как услуги огромные и предвещают новую эру открытий и инноваций. Поскольку объединенная мощь квантовых вычислений и искусственного интеллекта формирует будущее человечества, сфера возможного продолжает расширяться, а квантовая революция перестает быть иллюзорной.
