К концу года в Великобритании появится первый коммерчески доступный квантовый компьютер. Что теперь с этим делать?
К лету 2023 года в Великобритании появится коммерческий квантовый компьютер с более чем 100 кубитами. Первый этап завершится к концу 2021 года.
Это строится в Оксфорде консорциумом, в который входят Rigetti Computing, Oxford Instruments, Phasecraft, Эдинбургский университет и Standard Chartered Bank. Первая итерация будет доступна к концу 2021 года.
Фон
В 2017 году правительство Великобритании запустило Фонд проблем промышленной стратегии (ISCF) в качестве флагманской инновационной программы для британских исследований и инноваций.
Было выделено 23 задачи ICSF, сгруппированных по четырем темам промышленной стратегии правительства: чистый рост, старение общества, будущее мобильности, искусственный интеллект и экономика данных.
Одна из проблем заключалась в коммерциализации квантовых технологий.
Консорциум успешно участвовал в третьей волне испытания (общее государственное финансирование в размере 153 млн фунтов стерлингов) с проектом под названием «Платформа квантовых вычислений для коммерческих приложений NISQ Era». (Никаких глупых названий проектов или дурацких аббревиатур - только солидная наука и технологии!)
Проект официально стартовал в сентябре 2020 года и продлится три года до августа 2023 года. Это ключевой элемент амбиции Великобритании стать первой в мире экономикой, готовой к квантовой экономике.
Наша цель - стать первой в мире квантовой экономикой, которая могла бы предоставить британским предприятиям и отраслям возможности на миллиарды фунтов стерлингов. Поэтому я рад, что компании по всей стране получат доступ к нашему первому коммерческому квантовому компьютеру, который будет базироваться в Абингдоне.
Министр науки Аманда Соллоуэй, сентябрь 2020 г.
Ключевые поставки проекта
Цель трехлетней программы - обеспечить к августу 2023 года:
- Полностековая платформа квантовых вычислений на 100+ кубитов в Великобритании
- Операции холодильников с высоким временем безотказной работы и квантовые вычисления как услуга (QCaaS)
- Программное обеспечение для квантового моделирования, подходящее для интеграции в рабочие процессы конечных пользователей.
- Новые методы квантовой проверки и бенчмаркинга
- Генеративные модели и приложения квантового машинного обучения, применяемые в финансах
Кроме того, ожидается, что этот проект откроет возможности для развития навыков работы с аппаратным и программным обеспечением.
Разработка квантового компьютера с нуля - медленная работа, поэтому опыт такой компании, как Rigetti, имеет решающее значение для обеспечения того, чтобы первый квантовый компьютер был доступен в течение года. Первоначальная машина с 10+ кубитами будет усовершенствована в 2022 году и, согласно дорожной карте Ригетти, к лету 2023 года будет увеличена до более 100 кубитов.
Расположение, расположение, расположение
Этот проект закрывает очевидный пробел, в котором Великобритания является лидером в квантовой сфере во многих отношениях, но ей не хватает большого устройства NISQ. Используемое оборудование с полным стеком - естественное требование для страны, желающей стать лидером в области квантовых вычислений. (Следует отметить, однако, что для этого проекта первые квантовые чипы, которые поставляет Ригетти, будут производиться в Калифорнии.)
Неясно, должны ли все они в будущем мире тысяч квантовых компьютеров находиться «на суше». Конечно, есть преимущества для некоторых ситуаций с низкой задержкой, и поставщиков оборудования будет привлекать наличие оборудования в той же юрисдикции, где они предлагают услуги (как мы видим в облачных компаниях, которые расширяют свои центры обработки данных).
Однако до тех пор, пока у нас не будет более четкого представления обо всех способах использования квантовых компьютеров, следует ожидать, что большая часть начальных разработок будет осуществляться через QCaaS с квантовыми компьютерами в небольшом количестве физических мест.
Что на самом деле получает Великобритания?
Реализация в Оксфорде все еще находится на той стадии, когда фотографии не впечатляют. Таким образом, изображение из флота КК Ригетти в Беркли в верхней части этой статьи.
Фактический QPU - это лишь часть большого устройства размером с человека, которое представляет собой квантовый компьютер. Остальное - это системы управления и криогенный «холодильник», поддерживающий КПУ при температуре, близкой к абсолютному нулю.
Программное обеспечение ест оборудование на завтрак
Как и во всех вычислениях, оборудование - это только половина дела. Ни один компьютер, каким бы мощным он ни был, не принесет пользы без правильных приложений и алгоритмов.
В квантовых вычислениях в настоящее время существует два основных типа алгоритмов:
- Те, которые помогают преодолеть ограничения машин NISQ
- Те, которые приносят пользу конечному потребителю
Первый из них жизненно важен, поскольку современные квантовые компьютеры (названные NISQ - Noisy Intermediate State - Джоном Прескиллом, гуру QC) все еще очень «грубые и готовые» и создают значительный шум, который вызывает ошибки. Поиск способов уменьшить эти ошибки является такой же активной областью исследований, как создание квантового оборудования, и преимущества того, что будет развивать этот проект, будут видны далеко за пределами этого одного квантового компьютера.
Второй из этих типов алгоритмов далее подразделяется на различные группы вариантов использования. Консорциум сосредоточил внимание на следующих двух:
- Моделирование физических систем - например, молекулярная химия и поддержка разработки лекарств.
- Квантовое машинное обучение - в данном случае приложения в области финансов.
Члены консорциума
Чтобы получить максимальную отдачу от этого проекта, консорциум определил, что наличие групп, работающих одновременно над всеми аспектами реального оборудования, над алгоритмами коррекции и над отраслевыми приложениями, позволит максимально изучить и оказать наибольшее влияние на квантовую экосистему Великобритании.
Таким образом, команда отражает это:
Ригетти: мировой лидер в области квантовых компьютеров и одна из немногих компаний, предлагающих квантовые компьютеры на коммерческой основе.
Oxford Instruments: мировой лидер в области криогеники и естественный партнер Великобритании в области создания «холодильников». Квантовый компьютер в настоящее время строится на их территории.
Phasecraft: британский стартап из Бристоля и UCL (Университетский колледж, Лондон), специализирующийся на моделировании физических систем.
Standard Chartered Bank: ведущий специалист в области применения квантовых вычислений в финансах
Эдинбургский университет: партнерство со StanChart в области финансовых приложений параллельно с уделением особого внимания работе по снижению влияния ошибок в современных процессорах NISQ.
Где мы сегодня
- Холодильник почти готов и проходит приемочные испытания в марте 2021 года.
- Компоненты для базы в США производятся и вскоре будут отправлены в Великобританию.
- Большая часть британской команды нанята и заявляет, что во втором квартале 2021 года
- С мая 2021 года деятельность в Великобритании активизируется,
- Первая итерация системы будет запущена к концу 2021 года.
Квантовые вычисления использовались как «если», затем они стали «когда», а затем «как». Сейчас в Великобритании мы готовы спросить себя: «Что?».
Паоло Куомо является соучредителем Quantum London. 15 марта 2021 года он провел совместную беседу с Rigetti и Standard Chartered Bank в рамках серии веб-семинаров Влияние квантовых вычислений на бизнес на Quantum London.
