L’eina de desenvolupament de programari per a ordinadors quàntics es llançarà aviat

Dr. Joe Fitzsimons, un físic acadèmic convertit en emprenedor d’inici, creu que desenvolupar programari amb computació quàntica és equivalent a programar ordinadors als anys quaranta o desenvolupar per a Arpanet als anys 60. En altres paraules, encara és aviat. Però la seva empresa, Horizon Quantum Computing, està a punt de llançar una plataforma de desenvolupament de programari que, segons ell, permetrà als desenvolupadors que tinguin coneixements en llenguatges com C i C++ per crear aplicacions de computació quàntica.

Com he assenyalat en articles anteriors, actualment la informàtica quàntica depèn molt dels guanys de maquinari obtinguts per IBM i Google. De fet, aquesta setmana IBM va anunciar un nou processador de 433 bits quàntics (qubit), Osprey, més del triple dels 127 qubits del processador IBM Eagle de l’any passat. Malgrat aquests impressionants guanys, encara estem molt lluny del processador de 1.000 qubits al qual s’apunten IBM i altres del sector. Aquest serà l’anomenat nivell “avantatge quàntic”, quan la informàtica quàntica superarà la informàtica clàssica en determinats casos d’ús.

Fitzsimons reconeix que la millora del maquinari segueix sent la prioritat principal en la informàtica quàntica. “L’estat actual de la computació quàntica és tal que encara no tenim un maquinari capaç de mostrar un avantatge real per als problemes del món real”, va dir. No obstant això, va assenyalar que el maquinari millora cada any i que la seva empresa està fent el seu granet de sorra creant una plataforma de programari per aprofitar aquests guanys.

“Necessites les eines de programari, necessites les eines de desenvolupament”, va insistir. “Fins i tot el tipus de marc intel·lectual en termes de com pensar en l’aprofitament dels efectes quàntics (efectes de superposició, efectes d’interferència) per obtenir un avantatge en problemes del món real. I no és gens obvi com ho faries per fer-ho, [so] estem realment centrats a intentar arribar a un punt en què això esdevingui senzill”.

Una plataforma d’abstracció

El que intenta fer Horizon Quantum Computing és crear un marc que permeti als programadors utilitzar els llenguatges de programació clàssics amb els quals coneixen (Fitzsimons va mencionar C i C++) i la plataforma compilarà aquest codi en instruccions de maquinari per als ordinadors quàntics. Però, segons Fitzsimons, no es tracta només de compilar codi. La seva plataforma també ajudarà els desenvolupadors a optimitzar el seu enfocament al problema que estan intentant resoldre, per tal d’aprofitar els guanys de velocitat potencialment massius d’una màquina quàntica.

“Així que el que estem intentant és posar un pont entre un problema i una solució accelerada en maquinari quàntic”, va explicar. “Estem dient, doneu-nos una definició molt concreta del vostre problema en forma de codi convencional que resoldria el problema, si només els vostres ordinadors fossin prou ràpids per executar-lo”.

Aquest treball d’optimització implica “mirar com es pot separar l’estructura del programa, refactoritzar-lo, reconfigurar-lo de manera que s’arribi a components susceptibles a la velocitat quàntica”, va afegir.

La plataforma, que és un treball en curs i encara no s’ha llançat, també permetrà als desenvolupadors especificar fins a quin punt volen anar de “baix nivell”. Hi haurà capes d’abstracció, va dir Fitzsimons.

“Essencialment, hem anat creant capes d’abstracció i podeu introduir-les a diferents nivells d’abstracció depenent de la vostra familiaritat amb la informàtica quàntica i del nivell de detall al qual voleu entrar: el nivell baix que voleu interactuar amb el maquinari. .”

Horitzó vs. Clàssic

Horizon no és l’única empresa que intenta crear una plataforma de programari de computació quàntica. A principis d’aquest any, vaig perfilar una empresa anomenada Classiq que treballa en una solució similar. El seu cofundador i CEO, Nir Minerbi, em va dir al juliol que Classiq ha creat un model funcional d’alt nivell que es pot traduir al llenguatge d’assemblatge quàntic. En aquest sistema, un desenvolupador modela el disseny del circuit, mitjançant Python o VSCode, i la plataforma de Classiq ho converteix en codi de circuit real. Aleshores es pot executar en un dels principals serveis de processament de computació quàntica, com Qiskit o Amazon Braket.

Li vaig preguntar a Fitzsimons en què es diferencia la seva plataforma de la de Classiq. Va respondre que el que fa Classiq és la “plantilla de circuits”, que implica “molts components reutilitzats”. Diu que la seva empresa “va més enllà”.

“Estem refactoritzant completament a partir d’un programa totalment clàssic”, va dir, “descobrint un algorisme quàntic des de zero, sense utilitzar-ne un de precuinat”.

L’enfocament d’Horizon sembla ambiciós, però és important tenir en compte que encara no s’ha llançat, mentre que Classiq ja és una solució preparada per a la producció. Fitzsimons descriu la seva empresa com a “prellançament”, i afegeix que té “alguns contractes d’R+D on hi ha algun nivell d’accés”. Horizon pretén revelar el seu IDE [integrated development environment] en una previsualització a principis de l’any vinent.

Casos d’ús

Sempre que el llançament en algun moment de l’any vinent tingui èxit, li vaig preguntar a Fitzsimons quins tipus de casos d’ús espera que els desenvolupadors que s’inscriguin facin servir la informàtica quàntica?

“Les àrees més òbvies són les indústries que depenen de la informàtica d’alt rendiment, o estan limitades per la capacitat de càlcul”, va respondre. Va assenyalar que altres empreses de l’espai s’han centrat en les finances, la resolució de problemes d’optimització o problemes de química a la indústria farmacèutica com a primers casos d’ús (i, de fet, tots es van esmentar com a casos d’ús a la meva entrevista amb IonQ i GE Research. a juliol). Però creu que hi ha altres oportunitats.

“També és el cas que hi ha un gran nombre d’altres indústries per a les quals no necessàriament hi ha algorismes ben estudiats, però on els problemes tenen el gust adequat per ser susceptibles a l’acceleració quàntica”, va dir. Va enumerar el sector de l’energia, la geofísica computacional i l’aeroespacial i l’automoció com a àrees en les quals “s’esperaria veure una gran acceleració quàntica”.

Problemes com la dinàmica de fluids computacional, comuns en el disseny aeroespacial o d’automòbils, són “difícils per als ordinadors convencionals”, va dir Fitzsimons, i va afegir que “és per això que els túnels de vent encara existeixen”. La seva esperança és que els ordinadors quàntics puguin abordar alguns d’aquests problemes en els propers anys.

Cap al futur

És massa aviat per dir com d’eficaç serà la plataforma d’abstracció d’Horizon, ja que encara no està disponible en general per utilitzar-la. A més, igual que la informàtica a la dècada de 1940, probablement hi haurà molts assaigs i errors entre empreses pioneres com Horizon i Classiq abans que sorgeixi un tipus estàndard de SDK per a la informàtica quàntica. Dit això, el 2023 es perfila com el punt d’inflexió per al desenvolupament de programari de computació quàntica, amb possibles guanys significatius tant en maquinari com en programari.

Grup Creat amb Sketch.

Leave a Comment

Your email address will not be published. Required fields are marked *