Domyślnie każdy komputer kwantowy będzie hybrydą łączącą obliczenia kwantowe i klasyczne. Microsoft szacuje, że komputer kwantowy, który będzie w stanie pomóc w rozwiązaniu niektórych z najbardziej palących pytań na świecie, będzie wymagał co najmniej miliona stabilnych qubitów. Do kontrolowania takiej maszyny i obsługi algorytmów korekcji błędów potrzebnych do utrzymania jej w stanie stabilnym potrzebna będzie ogromna moc obliczeniowa klasyki – która tak naprawdę jest dostępna tylko w chmurze. Microsoft szacuje, że aby osiągnąć niezbędną odporność na błędy, komputer kwantowy będzie musiał być zintegrowany z platformą obliczeniową na skalę peta, która może zarządzać od 10 do 100 terabitów na sekundę danych przemieszczających się między maszyną kwantową a klasyczną. Na marcowym spotkaniu American Physical Society w Las Vegas, Microsoft prezentuje dziś część pracy, jaką wykonał w celu umożliwienia tego i uruchomienia tego, co nazywa funkcją „Integrated Hybrid” w Azure Quantum.
„Dzięki tej funkcji Integrated Hybrid można zacząć używać – w ramach aplikacji kwantowych – klasycznego kodu tuż obok kodu kwantowego” – powiedziała mi Krysta Svore, wiceprezes Microsoftu ds. zaawansowanego rozwoju kwantowego. „To właśnie mieszanie kodu klasycznego i kwantowego odblokowuje nowe typy, nowe style algorytmów kwantowych, prototypy, rutyny, jeśli chcesz, gdzie możesz kontrolować, co robisz z qubitami w oparciu o klasyczne informacje. To jest pierwsze w branży”.
To, jak przekonywała, jest krokiem w zbliżeniu klasycznych i kwantowych obliczeń, ale także w umożliwieniu nowych protokołów korekcji błędów. Bez tej ogromnej ilości klasycznych obliczeń, nie będzie możliwe – przynajmniej w przewidywalnej przyszłości – skuteczne kontrolowanie maszyny kwantowej.
„Prawdopodobnie jedynym miejscem, w którym będzie można mieć skalowane maszyny kwantowe, skalowane obliczenia kwantowe, będzie chmura publiczna, ponieważ posiadanie takiego poziomu skali klasycznych obliczeń zintegrowanych z maszyną kwantową jest bardzo ważne” – wyjaśnia Svore. Opisuje ten proces jako taniec, w którym klasyczne obliczenia pomagają w choreografii miliona qubitów, aby pracowały razem jednocześnie, „wszystkie wykonując swój mały kwadratowy taniec – lub sześciokątny taniec, cokolwiek to może być”. Ale żeby to zrobić, trzeba rozmawiać z tymi wszystkimi qubitami jednocześnie, co wymaga ogromnych mocy obliczeniowych i wymagań dotyczących przepustowości.
Svore twierdzi również, że potrzeba wiele klasycznych obliczeń, aby zbudować algorytmy, które są następnie wysyłane do maszyny kwantowej – co może zająć tygodnie, aby uruchomić dane obliczenie (a ta pętla sprzężenia zwrotnego może się zdarzyć wiele razy).
Dzięki nowej funkcji Integrated Hybrid, Microsoft daje deweloperom i naukowcom narzędzia do sprawdzenia, jak w praktyce wygląda połączenie kwantu i klasyki. Konkretnie, Svore powiedział mi, pozwoli im to uruchomić wersję algorytmu estymacji fazy, na przykład, który jest kluczowym algorytmem w zestawie narzędzi do obliczeń kwantowych. Naukowcy będą mogli wkrótce wykorzystać sprzęt Quantinuum dostępny w Azure, aby to przetestować, a następnie sprawić, by klasyczny komputer reagował na przykład na dane wracające z maszyny kwantowej. Do tej pory wiele z tych rzeczy było teoretycznych, ale teraz będzie można to zrobić sprzętowo.
Z czasem rola klasycznych komputerów w umożliwieniu obliczeń kwantowych stała się szerzej rozumiana w branży. Microsoft oczywiście twierdzi, że jego ogromna chmura umożliwi mu dostarczenie takiej klasycznej mocy obliczeniowej, jaka jest potrzebna do kontrolowania tych maszyn. Nie jest to oczywiście jedyny gracz na rynku – Amazon, Google, IBM i inni również mogą zintegrować procesory kwantowe w swoich masywnych centrach danych.
