Новости
Квантовые вычисления получают виртуализацию в облачном стиле
Квантовые вычисления давно обещали революционизировать все, от обнаружения лекарств до моделирования климата-но до сих пор даже самые передовые квантовые машины могли запускать только одну программу за раз. Это узкое место может сломаться. В практической вехе удобства использования исследователи Columbia Engineering обнародовали Гипербсистема, которая привносит виртуализацию в облачном стиле к квантовым вычислениям, позволяя нескольким пользователям одновременно делиться одним квантовым процессором. Это веха, которая может изменить, как квантовые ресурсы доступны, запланированы и масштабируются.
В отличие от классических компьютеров, которые обрабатывают биты как 0s или 1s, квантовые компьютеры используют кубиты-объединения, которые могут существовать в нескольких состояниях одновременно благодаря квантовым явлениям, таким как суперпозиция и запутанность. Это позволяет квантовым машинам исследовать обширные пространства для решений параллельно, что делает их уникально подходящими для задач, которые вычислительно неразрешимы для традиционных систем.
[Click on image for larger view.] Гиперб (Источник: Columbia Engineering).
Потенциальные приложения ошеломляют: моделирование молекулярных взаимодействий для разработки лекарств, оптимизации логистики и цепочек поставок, моделирования финансовых систем и даже протоколов шифрования трещин. Но квантовое оборудование дорого, хрупко и, как известно, сложно масштабировать. Вот почему прорывы, такие как Hyperq Matter-не только для ускорения исследований, но и для того, чтобы сделать квантовые вычисления более доступными, эффективными и готовыми к реальному развертыванию.
Разбивая квантовое узкое место
Квантовые компьютеры традиционно работали под серьезным ограничением: они могли запускать только одну программу за раз. Эта эксклюзивность означала, что даже незначительные задачи монополизировали машины на миллион долларов, в результате чего исследователи застряли в длинных очередях, в то время как большая часть оборудования сидела. Система Hyperq Columbia Engineering изменяет парадигму путем введения виртуализации в квантовые вычисления-концепция, давно проверенная в классической облачной инфраструктуре.
Что такое Hyperq?
Hyperq – это гипервизор программного обеспечения, который позволяет нескольким пользователям одновременно делиться одним квантовым компьютером. Это происходит путем создания изолированных квантовых виртуальных машин (QVMS), каждая из которых способна самостоятельно запускать свою собственную квантовую программу. Как сказал Джейсон Них, профессор компьютерных наук в Columbia Engineering: Hyperq привносит виртуализацию облачного стиля в квантовые вычисления. Он позволяет одной машине запускать несколько программ одновременно-без помех, не ожидая в очереди.
Как это работает
Система динамически распределяет квантовые ресурсы и планирует задания на основе потребностей каждой программы. Центральный планировщик-рассчитываемый исследователями как работает как мастер-игрок Tetris-принимает несколько QVM на разные области квантового чипа, обеспечивая оптимальную производительность без перекрестной интерференции.
| Компонент | Функция |
|---|---|
Реальное тестирование и результаты
Hyperq был протестирован на крупнейших квантовых компьютерах IBM через квантовое облако IBM. В частности, он был подтвержден на квантовом компьютере IBM Brisbane, системе 127-кубита, основанной на чипсете Eagle. В отличие от более ранних усилий по мультиплексированию, которые требовали специализированных компиляторов и предварительно координированных рабочих нагрузок, Hyperq работает динамически с существующими квантовыми инструментами программирования. Как объяснил ведущий автор Ранчжоу Тао, наш подход динамически работает с существующими квантовыми инструментами программирования, которые гораздо более гибки и практично для реального использования.
- Время ожидания уменьшено: До 40 раз быстрее оборот
- Пропускная пропускная способность программы: До 10 раз больше квантовых заданий выполнено
- Повышение точности: Планировщик избегает шумных регионов чипа для конфиденциальных рабочих нагрузок
Последствия для квантовых облачных провайдеров
Для таких поставщиков, как IBM, Google и Amazon, HyperQ предлагает способ обслуживать больше пользователей без расширения оборудования. Это увеличивает использование, снижает затраты и делает квантовый доступ более масштабируемым. Для исследователей это означает более быстрый эксперимент и более широкий доступ к квантовым ресурсам-по-прежнему ускоряет прорывы в таких областях, как обнаружение лекарств, материаловая наука и оптимизация энергии.
Глядя в будущее
Колумбийская команда планирует расширить Hyperq для поддержки новых квантовых архитектур, делая ее адаптируемым на всех платформах. Как отметил Дао, это меняет игру за то, как быстро мы можем решить некоторые из самых сложных проблем в мире.
Другие недавние прорывы квантовых вычислений
В то время как гипер -система Колумбии является серьезным скачком, она является частью более широкой волны инноваций. Ниже приведены подтвержденные вехи от ведущих квантовых игроков, каждый из которых связан с их официальным объявлением или институциональным источником.
- Microsoft & Atom Computing: квантовое развертывание уровня 2 (июль 2025 г.)
Первое эксплуатационное развертывание квантовой системы, устойчивой к неисправности с использованием логических кубитов, встроенных в партнерство с Atom Computing.
Объявление Quantum Insider / Qunorth - Google: Willow Quantum Chip (декабрь 2024 года, обновлен в июне 2025 г.)
Достигнуто сокращение экспоненциальной ошибки и решило контрольную задачу менее чем за пять минут-выполнение, которое займет суперкомпьютер 1025 лет.
Google Research Blog - Ригетти: 99,5% верность ворот в системе 36-йбита (июль 2025 г.)
Продемонстрированная ведущая в отрасли точность ворот с 2 кубитами, частота ошибок в снижении по сравнению с предыдущими системами.
Rigetti Investor Relations - Гарвард: квантовый чип Metasurface (июль 2025 г.)
Разработал ультратонкую метазоповерхсти, которая заменяет громоздкие квантовые оптические установки, позволяя масштабируемую квантовую фотонику.
Гарвардское море объявление - Инициатива Amaravati Quantum Valley (июнь 2025 г.)
Индия объявила о своем первом центре квантовых вычислителей в Амаравати, поддержанном IBM, TCS и Национальной квантовой миссией.
Индуистский / правительственный приказ - Superq как центр в Альберте (июль 2025 г.)
Первый в Канадском общедоступном квантовом вычислительном центре, запущенном в Летбридже, интегрируя классические и квантовые системы.
Superq Press Release - IBM: Starling Roadpamp to Rake-Rathers Quantum (июнь 2025 г.)
Объявлены планы по системе с 200-логическим кваром к 2029 году с модульной архитектурой и масштабируемой коррекцией ошибок.
IBM Newsroom - Конференция ICQE 2025 (июнь 2025 г.)
Удерживаемый в Падуе, Италия, освещая роль Кванта в энергетических системах, устойчивости и материалости.
Портал Университета Падуи ICQE - USC: «Безрассудная» открытие (август 2025 г.)
Математики выявили новую частицу, которая обеспечивает универсальные квантовые вычисления, используя Anyons.
USC News
Последнее слово
Вместе эти прорывы за такое короткое время отражают глобальное ускорение в квантовых вычислениях, охватывающей аппаратной точности, масштабируемой архитектуре и инфраструктуре национального уровня. От академических лабораторий до предприятий развертывания, поле переходит от экспериментальных прототипов к операционным системам с определенными дорожными картами. Разнообразие подходов-фотонический, сверхпроводящий, нейтральный атом и гибрид-вызывает конкурентный и совместный характер следующего этапа Кванта.
Об авторе
Дэвид Рамель – редактор и писатель в Converge 360.
#Квантовые #вычисления #получают #виртуализацию #облачном #стилеобзор #виртуализации
Ещё по этой теме
