Навигация по квантовым вычислениям: ускорение инноваций следующего поколения

Ни для кого не секрет: квантовые вычисления уже много лет могут стать «следующим большим достижением». Но недавние разработки в квантовой экосистеме , включая крупные инвестиции таких компаний , как IBM, Google, Microsoft и других, являются лучшими индикаторами того, что сейчас самое время начать подготовку к потенциально жизнеспособным квантовым приложениям и определить, где и когда наиболее эффективно используй их.

«Классические» компьютеры работают в двоичном формате, обрабатывая информацию как нули или единицы. Но квантовые компьютеры? Они используют квантовую механику, поэтому данные могут существовать одновременно в нескольких состояниях — нулях, единицах или обоих. Результатом стал суперкомпьютер, который может исследовать бесчисленные возможности одновременно и выдавать результаты за минуты или секунды, а не за часы, недели или годы.

Прогнозируемые области использования охватывают множество отраслей и секторов рынка. Например, в финансах квантовые вычисления можно использовать для оптимизации портфеля, управления рисками и алгоритмической торговли. В здравоохранении это может способствовать прогрессу в разработке лекарств, персонализированной медицине и моделировании заболеваний. В логистике это могло бы оптимизировать управление цепочками поставок, оптимизацию маршрутов и планирование.

В то же время существует разрыв между тем, что квантовые технологии могут сделать в настоящий момент, и ожидаемыми возможностями в ближайшие три-пять лет.

«В каждом реальном приложении первым шагом в решении проблемы является ее перевод в вычислительную задачу. После этого вам нужно выбрать — или разработать — алгоритм решения этой задачи. А поскольку эти приложения — это то, что люди делают каждый день, очевидно, что существует ряд «классических» вычислительных алгоритмов, которые известны — и все еще исследуются — для решения связанных с ними проблем», — говорит Джон МакНелли, разработчик академических инновационных решений Wolfram. «Загвоздка в том, что масштаб некоторых реальных приложений может стать слишком большим, чтобы даже лучшие классические вычислительные ресурсы могли успешно реализовать любой известный классический алгоритм для достижения полного решения».

На этом этапе становятся интересными квантовые алгоритмы и оборудование, необходимое для их запуска. И есть важные вопросы, которые необходимо решить, в частности, как масштабировать квантовые системы, используя практические отказоустойчивые подходы.

И здесь на помощь приходит Wolfram Quantum Framework .

Квантовая структура Вольфрама

Сама по себе Wolfram Quantum Framework не является квантовым компьютером. Вместо этого это набор инструментов для моделирования квантовых схем и разработки алгоритмов. Затем, после того как вы проанализировали квантовую систему классическими средствами, Framework также предоставляет вам инструменты для автоматического перевода ваших моделей в представления, которые можно запускать на квантовом оборудовании через сервисные соединения с Amazon Braket и другими поставщиками:

Классик

флексия

Q-CTRL

КуЭра

Странные работы

Однако ключевым преимуществом Wolfram Quantum Framework является его бесшовная интеграция с Wolfram Language . Сюда входят оптимизированные числовые и символические символы, которые предлагают упрощенный подход к квантовым вычислениям.

«Помимо численной работы, вы можете указать шумовые каналы, вентили или даже элементы гамильтониана в качестве символических параметров», — говорит МакНелли. «Это позволяет вам получать точные формулы из вашего анализа, а не только численное моделирование. Кроме того, он легко интегрируется с другими квантовыми платформами, даже на разных языках программирования».

Символьные вычисления Wolfram предлагают явные преимущества по сравнению с языками программирования, основанными на численном программировании, поскольку позволяют вычислять «точные» решения сложных задач. Для научных кругов это означает более глубокое понимание квантовых принципов и возможность исследовать новые горизонты в исследованиях. Но для бизнеса предполагаемая чистая прибыль включает в себя потенциальную экономию затрат за счет более эффективных алгоритмов, повышения точности моделирования и прогнозов, а также ускорения инновационных циклов.

Wolfram Quantum Framework продолжает развиваться, добавляя новые функции для расширения поддержки различных вычислительных моделей, таких как тензорные сети и формализм стабилизаторов, а также для решения более широкого спектра квантовых задач. Кроме того, разрабатываются планы по внедрению усовершенствований для повышения удобства использования, масштабируемости и совместимости с новыми технологиями квантового оборудования.

Будущее квантовой технологии

Навигация по квантовым технологиям — это больше, чем просто размышление о квантовых алгоритмах: это также означает понимание мира классических алгоритмов, чтобы определить, когда практические проблемы соприкасаются с быстро развивающимся миром квантового оборудования. Это дает уникальную возможность Wolfram Research решать сложные квантовые проблемы и разрабатывать квантовые утилиты, особенно с учетом многолетней разработки классических алгоритмов и хорошо развитого присутствия в научных кругах.

В более широком смысле развитие квантовых возможностей приведет к большому разрыву: на имущих и неимущих, или, что еще важнее, на тех, кто сделал, и на тех, кто не сделал. Хотя квантовое оборудование еще не готово к использованию в промышленных масштабах, сейчас самое время начать планировать его использование, когда оно появится. И хотя это может показаться немного туманным, видение — это искусство видеть то, что невидимо для других, и те, кто понимает, какую пользу им принесет квантовая энергия, могут пожинать самые значительные плоды.

Свяжитесь с Wolfram Consulting Group, чтобы узнать, как Wolfram Quantum Framework может предоставить информацию и инструменты для инноваций.

Источник: vk.com

Комментарии: