在量子計(jì)算領(lǐng)域，這還處于非常早期的階段，但是通過(guò)查看公共云服務(wù)，你不一定知道這一點(diǎn)。在過(guò)去的幾年里，像Amazon和Azure這樣的供應(yīng)商已經(jīng)推出了量子計(jì)算服務(wù)，乍一看，這些服務(wù)似乎使量子計(jì)算機(jī)的運(yùn)行變得和啟動(dòng)虛擬機(jī)或上傳數(shù)據(jù)一樣容易。
現(xiàn)實(shí)往往更加復(fù)雜。盡管這些云服務(wù)確實(shí)提供了對(duì)量子計(jì)算環(huán)境的基本訪(fǎng)問(wèn)，但它們并不能提供量子架構(gòu)可以提供的數(shù)百萬(wàn)倍甚至更高的計(jì)算能力。
這是有關(guān)當(dāng)前基于云的量子服務(wù)提供的基礎(chǔ)知識(shí)，它們?nèi)绾喂ぷ饕约盀槭裁椿虿幌Ｍ褂盟鼈兊娜腴T(mén)知識(shí)。
量子計(jì)算的狀態(tài)
盡管科學(xué)家研究量子計(jì)算已有數(shù)十年的歷史，但由于Google去年聲稱(chēng)已實(shí)現(xiàn)“量子至上”之類(lèi)的事件，這導(dǎo)致了量子計(jì)算機(jī)的呼聲突然激增。該公司演示了一種量子計(jì)算機(jī)，該計(jì)算機(jī)可以在200秒內(nèi)完成計(jì)算，而這在傳統(tǒng)的超級(jí)計(jì)算機(jī)上將花費(fèi)大約10000年的時(shí)間。
但是，這并不意味著實(shí)用的量子計(jì)算時(shí)代已經(jīng)到來(lái)。谷歌展示的量子計(jì)算機(jī)仍然不能做任何實(shí)際的事情。批評(píng)者還指出，盡管像Google這樣的實(shí)驗(yàn)擅長(zhǎng)成為引人注目的頭條新聞，但它們實(shí)際上并未反映出在解決量子計(jì)算領(lǐng)域的基本挑戰(zhàn)方面的實(shí)質(zhì)性進(jìn)步。
可以這么說(shuō)，盡管在過(guò)去的幾年中量子計(jì)算已成為一個(gè)熱門(mén)話(huà)題，但現(xiàn)在沒(méi)有理由相信量子計(jì)算機(jī)將很快在日常使用中。
云中的量子計(jì)算服務(wù)
但是這種現(xiàn)實(shí)并不一定反映在公共云中，在公共云中，提供商近年來(lái)一直在爭(zhēng)先恐后地推出量子計(jì)算產(chǎn)品。
微軟在2019年發(fā)布了Azure Quantum，這是一種用于部署量子應(yīng)用程序的通用云服務(wù)。亞馬遜的同類(lèi)產(chǎn)品Braket于2020年8月正式上市。IBM同樣也在利用IBM Quantum Experience進(jìn)行重大的云量子研究，該技術(shù)基于該公司在量子研究方面的投資（并支持其將量子計(jì)算轉(zhuǎn)變?yōu)橘嶅X(qián)的努力）。
盡管谷歌自己也在量子硬件方面進(jìn)行了研究，但谷歌進(jìn)入基于云計(jì)算的量子市場(chǎng)的舉措更為慎重。谷歌云目前還不包括通用量子計(jì)算服務(wù)，盡管該平臺(tái)自2020年3月以來(lái)已經(jīng)提供了TensorFlow quantum，一個(gè)用于構(gòu)建量子機(jī)器學(xué)習(xí)模型的庫(kù)。
云量子服務(wù)如何工作
能夠上傳量子軟件并像部署任何其他類(lèi)型的云工作負(fù)載一樣輕松地運(yùn)行它的想法無(wú)疑很吸引人。但是，到目前為止，基于云的量子服務(wù)實(shí)際上允許您執(zhí)行此操作的程度是相當(dāng)有限的。
到目前為止，由Azure、Microsoft和IBM等供應(yīng)商提供的量子云服務(wù)可以歸結(jié)為兩種解決方案的組合。一種是使用軟件仿真器來(lái)模擬量子計(jì)算環(huán)境。這種類(lèi)型的服務(wù)不會(huì)給你任何接近量子性能的東西。模擬的量子環(huán)境托管在傳統(tǒng)的硬件上，所以你的代碼只能像在傳統(tǒng)機(jī)器上運(yùn)行一樣快。不過(guò)，模擬器確實(shí)允許程序員測(cè)試他們?yōu)榱孔佑?jì)算機(jī)編寫(xiě)的代碼，這可以幫助組織在量子應(yīng)用程序上取得領(lǐng)先。
量子云服務(wù)中包含的另一種更有趣的解決方案類(lèi)型是訪(fǎng)問(wèn)實(shí)際的量子硬件。云供應(yīng)商通過(guò)與開(kāi)發(fā)量子機(jī)器的IonQ和D-Wave等公司的合作關(guān)系來(lái)提供此服務(wù)。使用Braket，Azure Quantum和IBM Quantum Experience等云服務(wù)，您可以通過(guò)云租用對(duì)真正的量子計(jì)算機(jī)的訪(fǎng)問(wèn)。
最大的警告是，通過(guò)這些服務(wù)可用的量子硬件仍處于開(kāi)發(fā)階段。您可以利用真正的量子硬件，但不會(huì)比傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)快數(shù)千萬(wàn)次。而且，您仍然將通過(guò)抽象化對(duì)底層硬件訪(fǎng)問(wèn)的框架來(lái)部署代碼。
換句話(huà)說(shuō)，不要指望很快會(huì)出現(xiàn)由量子硬件提供支持的EC2實(shí)例。從種種跡象來(lái)看，要通過(guò)云直接連接到真正的量子計(jì)算機(jī)還需要很多年。
云量子架構(gòu)
同樣值得注意的是，通過(guò)云量子服務(wù)可用的量子架構(gòu)的類(lèi)型甚至沒(méi)有一致性。當(dāng)前，大多數(shù)服務(wù)基于兩種類(lèi)型的構(gòu)建量子計(jì)算機(jī)的方法的組合。一種稱(chēng)為基于門(mén)的架構(gòu)，另一種稱(chēng)為退火方法。
如果您想嘗試量子軟件設(shè)計(jì)，那么可以通過(guò)云服務(wù)使用不同的量子體系結(jié)構(gòu)將非常有用。但是缺乏一致性也意味著即使在同一個(gè)基于云的量子平臺(tái)中，您也需要確保要運(yùn)行的任何代碼都針對(duì)要使用的特定體系結(jié)構(gòu)量身定制。云中的量子軟件幾乎沒(méi)有互操作性或通用兼容性。
為什么使用Quantum云服務(wù)？
盡管在公共云中運(yùn)行的量子計(jì)算服務(wù)存在局限性，但這些服務(wù)確實(shí)具有真正的價(jià)值。最重要的是，它們使擁有公共云帳戶(hù)的任何人都可以輕松訪(fǎng)問(wèn)量子環(huán)境。您無(wú)需直接與量子硬件供應(yīng)商合作，也無(wú)需弄清楚如何設(shè)置自己的量子仿真環(huán)境即可使用量子軟件。
但是，在這一點(diǎn)上，除了玩耍之外，沒(méi)有其他理由將這些服務(wù)用于其他任何用途。他們有一天可以輕松訪(fǎng)問(wèn)可用于生產(chǎn)環(huán)境的量子環(huán)境，但是這一天可能至少還有十年。在您看到有用的量子服務(wù)在云中運(yùn)行之前，世界需要量子計(jì)算機(jī)能夠?qū)嶋H做一些有用的事情。
