Azure Quantum, общедоступная облачная экосистема, предназначенная для квантовых приложений, разработанная Microsoft, теперь доступна как общедоступная предварительная версия. Гигант из Редмонда призвал разработчиков и исследователей в этой области начать использовать облачные сервисы платформы для исследования, создания и тестирования приложений квантовых технологий, которые могут преобразовать широкий спектр отраслей.
После прошлогоднего мероприятия Microsoft Build предварительная версия Azure Quantum была ограничена, и разработчики из избранных компаний тестировали платформу в течение последних нескольких месяцев. Эксперименты проводились во многих различных областях, включая дизайн материалов, финансовое моделирование и оптимизацию трафика.
«Благодаря общедоступной предварительной версии Azure Quantum мы открываем технологию для более широкой экосистемы», – сказала Джули Лав, старший директор Microsoft Quantum. «Это означает, что разработчики, исследователи, системные интеграторы и клиенты могут использовать его для обучения и создания».
Квантовые вычисления основаны на других строительных блоках, чем классические вычисления. В то время как классические биты могут содержать только одно значение, равное нулю или единице, квантовые биты – или кубиты – могут быть запрограммированы на одновременное хранение нескольких значений. Используя эту особенность кубитов, квантовые компьютеры могут решать задачи экспоненциально быстрее, чем классические компьютеры, хотя квантовые устройства все еще находятся в зачаточном состоянии.
Экосистема Azure Quantum также поставляется с пакетами программного обеспечения, которые помогут разработчикам начать писать квантовые приложения. Среди них пакет квантовой разработки с открытым исходным кодом (QDK) обеспечивает исследователям основу для разработки новых алгоритмов с помощью Q#, квантово-ориентированного языка программирования.
Исследователи могут использовать QDK для разработки и тестирования новых квантовых алгоритмов, для запуска небольших примеров на симуляторе или оценки требований к ресурсам для запуска масштабных симуляций на будущих квантовых компьютерах. Репозиторий QDK GitHub также включает библиотеки Q # с открытым исходным кодом и образцы, которые можно использовать для создания приложений квантовых вычислений.
«Исследования квантовых вычислений возможны в Azure Quantum с помощью богатого набора инструментов, начиная от QDK и языка программирования Q# для квантов, – сказал Лав. «Язык программирования Q# – это современный язык высокого уровня, который обещает долговечный и надежный код, а это означает, что ваш код будет работать с различными типами квантового оборудования и с будущими квантовыми системами».
Microsoft начала работать над квантовыми приложениями в химии и недавно опубликовала некоторые исследования по использованию квантовых компьютеров для разработки катализатора, который может выводить углерод из атмосферы. Ранние испытания Azure Quantum также показали, что Microsoft сотрудничает с компанией Dow, занимающейся материаловедением, над созданием квантового представления химической проблемы с использованием языка Q#.
Доступные в настоящее время квантовые устройства могут поддерживать только небольшое количество кубитов, а это означает, что квантовые алгоритмы, которые сегодня построены на квантовой платформе Microsoft, предназначены для решения небольших проблем, не имеющих большого значения для бизнеса. Но, как объясняет Лав, цель Azure Quantum – это, скорее, погружаться в квантовые возможности, чтобы заложить основу в ожидании будущего улучшенного оборудования.
«Эти приложения в квантовых вычислениях обещают решить некоторые из самых сложных проблем нашей планеты – в области энергетики, климата, материалов, сельского хозяйства, здравоохранения и многих других», – сказал Лав. «Подобные проблемы потребуют использования большого, масштабируемого, отказоустойчивого квантового оборудования, которое находится в стадии разработки, и очень важно начать создание и тестирование этих квантовых методов уже сегодня».
Однако Azure Quantum предлагает альтернативу разработчикам, которые не хотят ждать появления полнофункционального квантового компьютера. Microsoft эффективно работает в области квантовых технологий – метода, который состоит в имитации некоторых квантовых эффектов на классических компьютерах, чтобы в ближайшем будущем начать пользоваться преимуществами квантовых вычислений.
Идея состоит в том, чтобы имитировать определенное квантовое поведение, чтобы разработать квантовые алгоритмы, которые затем можно будет запускать на классическом оборудовании для решения сложных проблем, чтобы добиться значительного ускорения по сравнению с традиционными подходами. Этот метод особенно подходит для задач оптимизации.
Таким образом, клиенты Azure Quantum могут использовать квантовые решатели оптимизации от Microsoft и партнерской компании 1QBit для решения больших проблем в Azure на классических процессорах, графических процессорах и FGPA.
Квантовые методы, предоставленные Azure Quantum, были использованы компанией OTI Lumionics, занимающейся передовыми материалами, например, для разработки OLED-дисплеев следующего поколения. Ford также тестировал технологию для улучшения оптимизации движения, что дало многообещающие результаты в сценариях с участием до 5000 автомобилей.
В предварительном просмотре Azure Quantum также были представлены софтверные компании Jij и Toyota Tsusho, которые работали с квантовыми инструментами для решения проблем мобильности, оптимизируя время светофора для уменьшения загруженности города. Исследователи смогли сократить время ожидания машины на 20% по сравнению с традиционными методами оптимизации.
«Мы уже видели захватывающую работу от клиентов и партнеров в области оптимизации трафика, финансового моделирования, транспортировки и логистики, дизайна материалов и многого другого», – сказал Лав. «Я очень рад видеть, какие новые идеи приходят в голову разработчикам, когда у них в руках есть инструменты и решения, особенно для решений наших самых больших проблем в области климата и окружающей среды».
Параллельно с платформой Azure Quantum Microsoft в настоящее время разрабатывает собственный квантовый компьютер, но эта технология недостаточно развита, чтобы конкурировать с другими облачными квантовыми процессорами. Технологический гигант применяет другой метод, чем его конкуренты, основанный на так называемом «топологическом кубите» , который, по утверждению Microsoft, будет защищен от шума и будет лучше сохранять информацию.
