IBM представила план по ускорению повсеместного развёртывания квантовых вычислений за счёт внедрения более простых инструментов программирования в течение следующих пяти лет. Он является дополнением к плану разработки аппаратного обеспечения для квантовых вычислений, анонсированному компанией в сентябре прошлого года.
В настоящее время большинство современных квантовых компьютеров находятся только на пороге коммерциализации. Ряд компаний, включая IBM, Google, Honeywell, D-Wave Systems и Rigetti Computing, предлагают доступ к квантовым компьютерам по облачной модели. И уже несколько крупных компаний экспериментируют с использованием этих компьютеров для ускорения таких процессов, как оценка рисков финансовых портфелей или оптимизация маршрутов доставки. Целый ряд других компаний разрабатывает алгоритмы, основанные на квантовых вычислениях, некоторые из которых могут использоваться для повышения производительности и при работе на традиционных компьютерах.
Но программировать квантовые компьютеры непросто. В традиционном компьютере вся информация представлена в двоичном формате с использованием нулей и единиц. В квантовом компьютере информация используются кубитов, которые могут иметь значение 0 и 1 одновременно. В традиционном компьютере предполагается, что состояние каждого бита не зависит от всех остальных битов, а в квантовом статус кубитов взаимозависим. На традиционном компьютере вы получаете один и тот же ответ каждый раз, когда запускаете вычисления. В квантовом компьютере один и тот же расчёт должен выполняться сотни или даже тысячи раз с последующим анализом распределение вероятностей возможных ответов, причём наиболее вероятный ответ обычно является лучшим решением.
Более того в настоящее время квантовые компьютеры разных разработчиков формируют кубиты по-разному. Одни используют сверхпроводники, другие — фотоны, третьи построены на ловушках для ионов. И даже квантовые чипы одной и той же компании могут иметь разные свойства в зависимости от того, сколько кубитов содержит каждый процессор. IBM планирует в конечном итоге избавить программистов от необходимости учитывать всё это многообразие.
Компания уже выпустила набор инструментов для разработчиков под названием Qiskit. Он разработан, чтобы упростить программистам настройку схем на квантовом компьютере IBM с облачным доступом. Это также упрощает запуск и хранение этих программ. Новая же система предполагает использование традиционных серверов, находящихся рядом с квантовым компьютером в том же дата-центре, для обработки некоторых вычислений. Компания заявила, что выполнение всей программы в облаке с распределением нагрузки позволит сократить время, необходимое для выполнения некоторых вычислений, с нескольких месяцев до нескольких часов.
В следующем году IBM обещает предложить инструменты, которые упростят программистам создание программного обеспечения, включающего в себя как квантовые вычисления, так и традиционные вычислительные элементы в одной программе. Затем, начиная с 2023 года, IBM планирует предложить своим клиентам библиотеки предварительно созданных квантовых схем, а также системы для управления очень большими квантовыми компьютерами, которые она обещает сделать доступными к этом сроку — к 2023 году у IBM будет компьютер с 1000 кубитами, а сейчас она может предложить лишь 65-кубитные агрегаты.
Также в 2023 году компания начнёт предлагать предварительно созданные квантовые алгоритмы, которые программисты смогут использовать через простой облачный API-интерфейс. Это позволит разрабатывать программное обеспечение для квантового компьютера на языках программирования, которые уже известны разработчикам, без необходимости изучать новый язык. IBM заявила, что хочет, чтобы программисты, работающие в корпорациях, могли «самостоятельно исследовать модели квантовых вычислений, не задумываясь о квантовой физике».
К 2025 году, по словам IBM, она сможет предложить инструменты для квантовых вычислений, при использовании которых программистам больше не нужно будет думать о том, на каком именно квантовом компьютере будет работать код или даже какая часть программы будет выполняться на квантовой системе, а не на традиционном сервере.
