量子運算商用在即 公有雲模擬量子電腦

[新科技速遞] [AWS]

Stefano Pellerano
較早前英特爾與QuTech合作推出Horse Ridge處理品,有潛力控制128個量子比特,手持晶片為英特爾實驗室總工程師Stefano Pellerano。

新科技速遞

隨著Google量子計算宣稱達到「量子霸權」,或稱量子優越性,是指用量子计算机解決古典電腦實際上解決不了的問題。

不過,量子計算並非取代傳統電腦,而是針對一些特定的計算問題,未來量子電腦會結合傳統電腦一起使用,解決耗用龐大運算資源的難題。

去年re:Invent大會上,公有雲Amazon Web Services(AWS)宣佈進入量子計算的領域,多家量子電腦商宣佈在AWS提供接入API,從雲端啟用量子電腦,D-Wave就宣佈通過Leap quantum cloud service API,D-Wave的2000Q退火超導體電腦從AWS雲端供應。

簡單而言,傳統電腦只有0和1狀態,量子則可處於「疊加狀態」,同時處於多個狀態,攜帶資訊量更多。量子比特(quantum bit,或稱為qubit或qbit)處理器和操作設備,與傳統電腦完全不同,也須全新的程式設計方式。Google處理器可用的量子比特達53個,最近英特爾宣稱有潛力同時控制128個量子比特,但仍停留於理論層面。

量子比特可在眾多可能性之中,迅速找到答案,故可破解加密學的因數分解,迅速在浩瀚的可能性找到正確答案;量子更快顯示出無數狀態,再收窄範圍,疊加值再從眾多可能計算出答案;全球多家公司正開發量子電腦,例如加拿大的D-Wave,推出多種公開算法,顯示量子運算如何解決實際難題,亦有開發環境供測試應用。

雖然說,量子電腦仍然未成真正成為現實,從量子的疊加算法,也啟發解決問題的新方法。所以即使說量子電腦未出現,量子算法已廣泛應用於線性代數。研究人員利用量子算法,加快計算投資組合優化和電影推薦的經典問題,獲得不錯進展。

美國Case Western Reserve大學就利用量子電腦啟發算法,改善磁力共振醫學影像,更快找到疑似惡性腫瘤的組織。

經過多個月預覽,AWS終於正式推出Amazon Braket托管服務,以模擬量子電腦運作的運算資源上,測試和驗證量子算法。據AWS表示,未來在Amazon Braket上開發算法,可配置在多家量子計算機公司開發的量子處理器,包括D-Wave、IonQ、Rigetti的量子處理器。用戶採用Jupyter Notebook就可上傳算法,Jupyter Notebook是數據科學常用的工具,開發各種算法。

量子計算仍似遙不可及,其實類似D-Wave推出了超過200種應用,助初學者掌握,可利用2000Q退火超導體電腦運算。預計今年內,D-Wave再推出首部商用級量子電腦Advantage,亦可通過AWS以API使用。美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室(Los Alamos National Laboratory)一直是D-Wave主要用戶。

Amazon Braket只提供了開發環境以供設計量子算法、先於模擬量子電腦的環境測試和驗證,然後再在真正量子處理器執行演算。Amazon合作的量子電腦廠商包括Rigetti量子閘超導體電腦、D-Wave量子退火超導體電腦,以及 IonQ 離子阱阱 (Ion Trap) 電腦。

目前,AWS公有雲的US East(N. Virginia)、US West(N. California)、US West(Oregon)區域已提供Amazon Braket服務,未來有更多區域投入服務。

https://aws.amazon.com/braket

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *