Nghiên cứu của IBM tạo ra cách tiếp cận 'không có máy chủ' mới cho điện toán lượng tử
Điện toán lượng tử hứa hẹn hiệu suất mạnh mẽ kỳ diệu, nhưng nó cũng có nhiều trở ngại không thể vượt qua. Một trong những điểm quan trọng nhất là làm thế nào để thể hiện vấn đề cần giải quyết dưới dạng một "mạch" lượng tử có thể chạy trên phần cứng hiện có. Nhưng nếu chỉ một phần của vấn đề phù hợp với biểu thức này thì sao? Nói chung, các vấn đề phức tạp được xử lý tốt nhất bằng công nghệ điện toán và lượng tử truyền thống, nhưng hầu hết các nhà phát triển không quen với công nghệ phân chia vấn đề thành các miền điện toán khác nhau như CPU, GPU và QPU này. Để đạt được mục tiêu này, IBM đã quyết định mở đường cho điện toán lượng tử thông qua các lớp trừu tượng, thúc đẩy điện toán "không có máy chủ" ở cấp độ lượng tử giống như các nhà cung cấp dịch vụ đám mây đã làm.
"Không có máy chủ lượng tử" là gì?
Phương pháp tiếp cận "quantum serverless" của IBM được thiết kế để hướng dẫn người dùng tận dụng tài nguyên điện toán lượng tử trên quy mô lớn mà không phải lo lắng về độ phức tạp của phần cứng bên dưới. Quá trình phát triển không ma sát này chủ yếu dựa vào Qiskit mã nguồn mở, một môi trường để thực thi mã máy tính cổ điển theo cách được đóng gói, cho phép truy cập phần cứng lượng tử có độ trễ thấp. Do đó, nhiều khối lượng công việc khác nhau có thể lặp lại hoặc tái sử dụng phần cứng lượng tử để hoạt động nhanh hơn bao giờ hết. Trên thực tế, IBM đã sử dụng thời gian chạy Qiskit để thực thi thuật toán Eigensolver lượng tử biến đổi nhanh hơn 120 lần so với các mô hình API mạch trước đây.
Giới thiệu về Qiskit
IBM Qiskit chủ yếu nhắm đến ba loại người dùng. Đầu tiên là các chuyên gia cấp cao trong các lĩnh vực như hóa học, tài chính hay AI không rành lắm về công nghệ lượng tử, giờ đây họ cũng có thể triển khai các mạch trên phần cứng lượng tử một cách tương đối minh bạch. Đây chắc chắn là một bước quan trọng để điện toán lượng tử đáp ứng nhu cầu thị trường. Người thứ hai là nhà phát triển có hiểu biết nhất định về mạch lượng tử và dự định sử dụng thư viện thời gian chạy để kiểm tra lợi thế so sánh của điện toán lượng tử so với điện toán cổ điển. Cuối cùng, các chuyên gia điện toán lượng tử muốn kiểm tra các xung điện toán lượng tử—các tín hiệu đi vào và ra khỏi qubit—có thể triển khai cùng một bộ thời gian chạy trong một trong hơn 20 hệ thống lượng tử do IBM hậu thuẫn trên toàn thế giới, do Qiskit cung cấp. thượng đẳng.
Nhóm IBM cũng đang nghiên cứu những cách mới để cải thiện khả năng giải quyết vấn đề của các hệ thống điện toán lượng tử bằng cách tận dụng các tài nguyên cổ điển để giải quyết các vấn đề phức tạp như thiết kế mạch, nhúng lượng tử và giảm thiểu lỗi. Các tài nguyên cổ điển có thể tìm thấy các điểm đầu vào quan trọng trong các vấn đề thiết kế mạch, từ đó tạo ra các mạch lượng tử nhỏ hơn để chứa các thiết bị lượng tử hiện tại có sức mạnh tính toán yếu. Sau khi các bộ phận được hoàn thành, các bộ phận sau đó được lắp ráp lại bằng máy tính cổ điển để mô phỏng vấn đề tổng thể. Giảm thiểu lỗi là giảm một số lỗi nhất định và ảnh hưởng của chúng thông qua các cơ chế hậu xử lý cổ điển, từ đó thu được các giải pháp tính toán lượng tử chính xác hơn. IBM hy vọng sự kết hợp lượng tử-cổ điển này sẽ cho phép cộng đồng công nghệ tận hưởng những lợi ích của điện toán lượng tử trong một số ứng dụng sớm hơn dự kiến.
Ưu điểm của "không có máy chủ" là gì?
Trên thực tế, cụm từ "không có máy chủ" có thể hơi khó hiểu. Tất nhiên, các máy chủ cơ bản (cả ở dạng cổ điển và lượng tử) đều tồn tại, chỉ là các nhà phát triển giờ chỉ cần tập trung vào mã hóa chứ không phải cơ sở hạ tầng phần cứng. Tất cả tài nguyên sẽ được gói gọn dưới dạng dịch vụ đám mây, loại bỏ nhu cầu quản lý năng lực hoặc vòng đời ở phía phát triển và cho phép mở rộng liền mạch. Cuối cùng, người dùng có thể thanh toán khi họ sử dụng mà không phải chịu chi phí cho phần cứng nhàn rỗi.
Phần kết luận
Hiện tại, bản phát hành của IBM chỉ là một minh chứng đơn giản, chủ yếu nhấn mạnh cách công cụ mã đám mây của IBM và thời gian chạy Qiskit giúp người dùng kết hợp CPU, GPU và QPU trong cùng một kịch bản ứng dụng, tương đương với việc mở một cửa sổ nhỏ để theo dõi các kịch bản ứng dụng trong tương lai .
Nhìn về tương lai, IBM đang khám phá những cách phức tạp hơn để triển khai điện toán lượng tử, với hy vọng thực sự đạt được và đẩy nhanh "ưu thế lượng tử" --, một trường hợp sử dụng trong đó điện toán lượng tử tốt hơn đáng kể so với điện toán truyền thống. Sự xuất hiện của "quantum serverless" chính xác là một kế hoạch chi tiết do IBM vạch ra cho điện toán lượng tử.
