Канадская компания D-Wave Systems, специализирующаяся на создании квантовых компьютеров, объявила об открытии бесплатного доступа к облачному сервису квантовых вычислений D-Wave Leap.
Универсальный квантовый компьютер – пока гипотетическое устройство. Возможность его создания напрямую связана с развитием квантовой теории, но на практике уже удалось реализовать простые экспериментальные системы. Например, вычислительные технологии и облачные сервисы для них. О том, как реализованы последние – в нашем материале.
Квантовые компьютеры уходят в облака
Разработчики приложений и исследователи получат доступ к квантовому компьютеру D-Wave 2000Q, комплексным программным средствам, демонстрациям, документации и форумам сообщества. Leap – это облачная среда, в реальном времени обеспечивающая доступ к квантовому компьютеру. Помимо доступа Leap предоставляет инструменты для разработки с открытым исходным кодом, интерактивные демонстрации и примеры кодирования, учебные ресурсы и статьи базы знаний. Также облачная среда позволяет юзерам взаимодействовать через онлайн-сообщество, помогая писать и запускать приложения.
Незадолго до этого компания-разработчик интегральных схем для квантовых компьютеров Rigetti Computing презентовала платформу, которая предоставит вычислительные мощности своих технологий бизнес-пользователям. D-Wave переняла эстафету создания сервисов для облачных вычислений, но в отличие от Rigetti предоставила доступ к облаку на бесплатной основе для более широкого круга заинтересованных лиц.
Амплитуда вероятностей
Квантовые компьютеры оперируют кубитами – разрядами, основанными на эффекте суперпозиции и неопределенности, которые отдаленно напоминают биты в классических компьютерах. Если обычные компьютеры производят вычисления, перебирая все варианты по очереди, то квантовые перебирают все варианты за один раз, так как кубиты представляют собой все возможные значения вероятностей. При этом кубит не находится в состоянии 0 и 1 одновременно, а представляет собой градиент значений – амплитуду вероятностей.
Демонстрация разницы между битом и кубитом
В суперпозиции кубиты представляют квантовый регистр. В процессе вычислений в нем происходит выстраивание амплитуд кубитов так, что положительные значения одних кубитов нейтрализуют отрицательные других, таким образом происходит отмена ложных результатов и выстраиваются пути, ведущие к верному ответу. В состоянии суперпозиции кубиты синхронизируются одновременно, вне зависимости от расстояния между ними.
Демонстрация отличия классической схемы вычислений от квантовых аналогов
Главная проблема в создании квантовых компьютеров состоит в поддержании хрупкого состояния спутанности кубитов в течение промежутка времени, достаточного для проведения вычислений, который называется временем когерентности.
Вопреки мифам и ожиданиям, современные квантовые компьютеры не обладают существенным преимуществом в работе. Пока они не способны выполнять большинство прикладных задач быстрее обычных компьютеров и не могут стать основой для самого умного телефона или автомобиля в мире. Но есть вещи, с которыми квантовые технологии справляются успешнее: например, с эмуляцией квантовых систем и криптографией. Интерес к последней области обуславливает столь пристальное внимание к технологии квантовых вычислений. Сверхбыстрое решение криптографических задач может обеспечить преимущество в дешифровании данных, в результате чего алгоритм шифрования RSA потеряет значение, а блокчейн окажется раскрытым и прозрачным.
Не совсем квантовый
Возвращаясь к сервису D-Wave Leap, отметим, что процессоры компании действительно основаны на квантовых эффектах, но скорее эмулируют их работу: вместо кубитов в D-Wave 2000Q используются магнитные поля. Но они не находятся в состоянии квантовой запутанности и не являются кубитами, а результаты таких вычислений сопряжены с высокой вероятностью погрешности. Однако для решения ряда вычислительных задач и выполнения алгоритмов такая технология более эффективна, чем классические компьютеры.
Доступ открыт
Протестировать квантовые технологии теперь может каждый. Сервис Leap позволяет зарегистрироваться и получить одну минуту машинного времени в месяц на подключенном к облакам процессоре D-Wave 2000Q. Этого может показаться мало, но ключевым преимуществом квантовых вычислений является возможность решить в миллисекунды такие сложные задачи как факторинг больших чисел, оптимизация маршрутов или вычисление молекулярных структур, на которые традиционные компьютеры потратят несколько дней или недель.
Интерфейс облачного сервиса D-Wave Leap
Правда, пока свободная регистрация доступна лишь для жителей США и Канады, остальным придется подавать заявку через e-mail, каждую из которых будут рассматривать отдельно.