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量子計算“熱鬧得緊”,Zapata搶先推出體驗

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Zapata量子碼農:準備好了熱鬧的旅程。(圖:Zapata)

量子計算“熱鬧得緊”,Zapata搶先推出體驗

我們在量子計算的路上前行。不過這些功能強大的量子機器卻仍處于雛形原型階段,在我們開始制造更多量子機器之前還要克服幾個關鍵的挑戰。

量子提示:“傳統”計算機根據二進制的1和0進行計算,是以所有的值和數學邏輯基本上都在這兩個值的基礎而确定的。而量子疊加粒子(名為“量子位”)可以是1或 0或處于介于0與1之間的任何地方,量子位表達的值還可以根據從哪個角度觀看量子位而不同……是以量子位的廣度更大,我們也就可以建立更多的算法邏輯和計算能力。

熱鬧得緊的量子挑戰

建造量子計算機的主要挑戰之一是量子計算機會産生的大量的熱量。科學家一直都在研究不同的半導體材料,例如所謂的“量子點”(

https://www.nanowerk.com/what_are_quantum_dots.php

)就是用來幫助克服熱量挑戰的。基本的問題是,量子位很特殊,量子位很強大,但量子位也很脆弱……熱量是量子位的死敵之一。

另一個核心挑戰是噪音。

計算被我們新的超級量子機器裡量子電路的“量子門”處理時會産生大量的噪聲幹擾(可以想象成發動機在加速時會發出更大的聲響),是以這意味着我們必須定義及接受“基于NISQ的量子應用程式” 術語,NISQ是“噪聲中級規模量子”的英文縮寫。

理論實體學家John Preskill(

https://en.wikipedia.org/wiki/John_Preskill

)在2018年的一篇文章裡(

https://arxiv.org/pdf/1801.00862.pdf

)對此做了明确地闡闡述,“噪聲中級規模量子技術将在不久的将來面世。具有50-100量子位的量子計算機或許已經能夠完成那些超越當今經典數字計算機功能的任務,但量子門噪聲将限制能可靠地操作的量子電路的大小。量子技術人員應該繼續努力研究更精确的量子門及最終實作完全容錯的量子計算。”

Zapata的近期噪聲量子

盡管我們知道量子計算存在熱量和噪音方面的挑戰,但這也未能令Strangeworks、D-Wave Systems、Coldquanta等公司(還包括常見的英特爾、IBM和微軟)停下在量子領域裡的發展步伐。總部位于波士頓的Zapata Computing公司也加入了這個名單。Zapata公司給自己的定位是主打基于NISQ的近期量子應用程式及提供對企業團隊的支援的量子軟體公司。近期(

https://arxiv.org/abs/1909.07344

)在這裡的意思其實就是“現在”,即是指那些我們可以真正在量子裝置上使用的約100-300量子位的量子“材料”。

Zapata最新的量子飛躍(絕對是雙關語)是名為Orquestra的搶先體驗計劃。Orquestra是個量子工作流平台。Zapata公司聲稱已經在Orquestra開始提供可與軟體和硬體互操作的企業量子工具集,也就是那些我們可以在現代企業IT部門裡實際使用的量子工具。

Zapata首席執行官[Christopher Savoie 表示,“使用者可以用Zapata的統一量子操作環境建構、運作和分析量子及量子工作流程。該工具集令企業和機構可以在世界上留下自己的量子烙印,他們能夠在今天開發量子功能及基礎知識産權,同時可為明天的衍生知識産權提供支援。這是新的計算模式,是建在統一的企業架構上,架構跨越了量子、經典程式設計和硬體工具。我們用Orquestra可以加速規模性的量子實驗。”

解決複雜的計算難題

Zapata的Orquestra早期使用計劃面向具有軟體工程、機器學習、實體學、計算化學或量子資訊論背景并正在解決特别複雜的難題的使用者。

Orquestra可在跨軟體和硬體堆棧上使用。Orquestra提供了一個可擴充的開源和由Zapata建立的元件庫,用于編寫、運作和優化量子電路及在量子計算機、量子模拟器和經典計算資源裡運作這些量子電路。Orquestra配備了通用的工作流程系統和應用程式程式設計接口(API),可用于連接配接各種量子裝置模式。

Zapata首席技術官Yudong Cao表示,“我們開發Orquestra本來是為我們的客戶的擴充工作規模,後來意識到量子社群也需要Orquestra。 Orquestra是管理量子工作流的唯一系統。我們設計和部署計算解決方案的方式正在發生變化。Orquestra的互操作性可以進行跨平台算法和工作流的擴充和子產品化實作,還可以做到令規模化實驗 實作快速、流暢的可重複性。”

經典去往量子之路

我們正處在旅途之中。是一條從經典去往量子之路。在這條道路上最好的做法是堅持使用可互操作的工具(例如Zapata提供的工具)及采取子產品化和可擴充的方法。用車做類比的話,這意味着将旅程分成幾小段并確定在長途旅行時備足汽油。量子軟體的并行性顯而易見,無需解釋。

許多人認為,量子計算将來即便普及了仍隻會主要以雲計算的量子即服務(QaaS)軟體包的形式提供給使用者使用,不過在這之前了解一下嘈雜過熱的主機房就算是觀賞一個真的很棒的電影預告片吧。

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原文釋出時間:2020-04-23

本文作者:Forbes

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