Как квантовые вычисления повлияют на разработку ПО

Когда-то квантовые вычисления были предметом спекуляций, но с их развитием критиков у этой технологии поубавилось. Со временем разработка квантового ПО может стать столь же заметным явлением, как MLOps и AIOps, сообщает портал InformationWeek.

Разговоры о квантовых вычислениях — применении квантовой механики для создания вычислительной мощности — уже давно не утихают. Имеются некоторые основания полагать, что это позволит добиться на порядки более быстрой и сложной обработки информации, которая далеко выходит за рамки имеющихся ресурсов.

В ходе виртуальных сессий «квантового четверга», которые проходили в рамках Quantum.Tech Digital — крупнейшей конференции, посвященной квантовым технологиям, эксперты из IBM, Гарвардского университета, Goldman Sachs и стартапов обсудили растущий масштаб и уровень зрелости разработки квантового ПО. Обсуждался в том числе вектор развития разработки ПО, которое будет работать с таким типом вычислений, и какие выгоды отрасль может получить от этого.

Квантовые вычисления имеют много общего с развивающимся технологическим сектором, а также являются активной областью для фундаментальных исследований, считает Себастьян Хассингер, руководитель IBM по исследованиям в сфере квантовых вычислений и экосистемным партнерствам. «Это совместный и повторяющийся процесс, — сказал он. — Существует объединение исследователей в промышленности и академических кругах, которые открыто работают вместе над фундаментальными сторонами квантовых вычислений. Это в дополнение к работе с лидерами отраслевых исследований, которые изучают практические способы применения квантовой технологии, особенно в тех областях, где традиционные вычисления не позволят решить определенные типы критически важных задач».

Какой бы спекулятивный характер не носило квантовое ПО, его концепция не чужда реальности. Как утверждает основатель и CTO стартапа Zapata Computing Юдонг Цао, существует широкий класс квантовых алгоритмов, функции которых имеют схожесть с моделями машинного обучения: «Если посмотреть на MLOps или AIOps, то можно убедиться, что это во многом область программной инженерии [в квантовом ПО], где людям также приходится сталкиваться с ИИ». Он возглавляет проект Zapata по разработке ПО, которое предназначено для того, чтобы помочь промышленным игрокам исследовать возможности квантовых вычислений.

Цао сказал, что когда он только начинал работать в этой области, квантовые вычисления были в значительной степени академической наукой и все работы носили теоретический характер, поэтому они не выходили за рамки экспериментов и прогнозов по поводу того, что можно сделать с помощью квантового компьютера. «Сегодня мы видим, что этот разрыв становится все меньше и меньше, — отметил он. — С теоретической точки зрения, мы улучшаем наши алгоритмы, чтобы сократить количество ресурсов. С другой стороны, появляется новое оборудование».

Развитие ПО и аппаратного обеспечения открывает новые границы для квантовых вычислений, но сперва необходимо разобраться с запутанной экосистемой. «Необходим набор инструментов, которые позволят людям эффективно задействовать этот разнообразный ландшафт, — считает Цао. — Например, в дальнейшем в разработке ПО могут возникнуть проблемы с совместимостью фреймворков, особенно когда разработчик хочет использовать инструменты из мира Open Source». Масштаб квантовых вычислений также может привести к проблемам с управлением данными, сравнимым по интенсивности с управлением данными машинного обучения и ИИ, причем эти проблемы могут усугубиться. «Размеры пространства данных могут стать очень большими», — сказал Цао.

По словам Принехи Наранг, доцента школы инженерных и прикладных наук им. Джона Полсона при Гарвардском университете, а также основателя и CTO стартапа Aliro Quantum, разработка квантового ПО только выиграет от того, что к ней проявляют интерес как академические круги, так и представители отрасли. Она сказала, что на академической арене ее исследовательская группа рассматривает квантовые вычисления с целью разобраться в корреляциях квантовой материи и того, как их предсказать. «Мы хотим проводить действительно большие расчеты, которые откроют нам новые физические процессы и явления, — сказала Наранг. — Что-то совершенно новое, чего нельзя достичь с помощью традиционных или бумажных расчетов».

Что касается бизнеса, то благодаря своей работе в стартапе она убедилась, что промышленность ищет пути, как приспособить квантовые вычисления для своих задач. Промышленность также обеспокоена тем, что может произойти с ее работой над программами, если квантовое оборудование изменится или появится что-то более современное. С одной стороны, говорит она, бизнес и наука преследуют совершенно разные цели, но с другой — то, что им нужно, очень похоже: и академические круги, и промышленность хотят получить доступ к качественному и надежному квантовому ПО, которое развивается вровень с аппаратным обеспечением. «Они хотят быть уверены, что у них лучшая производительность, — говорит Наранг. — Они хотят абстракции, но не настолько много, чтобы терять производительность».

В целом разработка квантового ПО находится на ранних стадиях и впереди нас ждут новые открытия, утверждает руководитель направления квантовых исследований Goldman Sachs Уилл Цзэн. В его задачи входит оценка и анализ того влияния, которое квантовые вычисления могут оказать на основные процессы. «За последние несколько лет промышленность смогла доказать, что она в состоянии создать квантовые компьютеры, — сказал Цзэн. — Пока что они не поражают воображение — это ранние прототипы». Похожая ситуация складывается и с разработкой полезных приложений, которые создаются на базе квантовых технологий.

Он и его команда работает над оценкой ресурсов для решения задач, которые теоретически могут принести выгоду Goldman Sachs. По словам Цзэна, они оценивают перспективы их реализации и ждут, когда на квантовой сцене появятся необходимые ресурсы. «Мы бы хотели знать, насколько хороший квантовый компьютер нам понадобится, чтобы достичь этих выгод», — сказал он. Он также отметил, что в целом квантовое ПО может сыграть роль в повышении эффективности, но прежде квантовым вычислениям все еще предстоит пройти определенный путь, прежде чем они реализуют свой потенциал: «Мы пока не готовы планировать производственное развертывание в квантовой области, но находимся на пути к этому».

Источник.