Компания Dell в ходе конференции SC22 анонсировала платформу Quantum Computing Solution — систему гибридных квантовых вычислений. Поначалу решение будет доступно в США и Канаде, а в течение следующего года появится и в других регионах.

Концепция предусматривает использование двух физических уровней. Первый состоит из серверов PowerEdge 750xa со специализированным ПО, в том числе квантовым симулятором. На этом уровне осуществляются классические вычисления с использованием стандартных CPU и ускорителей.

Второй уровень — квантовый компьютер IonQ Aria, доступ к которому предоставляется через интернет. Здесь пользователи смогут протестировать свои приложения, разработанные с применением симулятора. При обработке задач определённых типов квантовая система даст многократный выигрыш в производительности по сравнению с обычными HPC-решениями. Таким образом, гибридная модель Dell Quantum Computing Solution позволит использовать преимущества обоих миров — классической схемы и квантовой модели.

Источник изображения: IonQ

«Клиент сможет выполнять любое экспериментальное моделирование локально, а когда ему потребуется доступ к реальной физической квантовой платформе, трафик будет передаваться через интернет», — отметил Кен Дураццо, вице-президент по исследованиям Dell.

Библиотека Qiskit Dell Runtime даст возможность создавать квантовые приложения по принципу «напишите один раз, запускайте где угодно». Иными словами, процесс написания кода и его выполнения будут одинаковыми на виртуальном и физическом квантовых процессорах. Похожее решение предлагают Atos и IQM.

Компания IonQ, специализирующаяся на разработках в области квантовых вычислений, объявила о доступности IonQ Aria, своего первого коммерчески доступного квантового компьютера, исключительно на платформе Azure Quantum. Aria — вторая система IonQ, появившаяся на платформе Azure Quantum после запуска IonQ Harmony в конце 2019 года.

Глава IonQ отметил, что доступность IonQ Aria и IonQ Harmony в Azure Quantum даёт корпоративным клиентам и исследовательским учреждениям возможность выбора квантовой системы, которая лучше всего подходит для их конкретных потребностей. Aria, по словам IonQ, является сейчас лучшим из публично анонсированных квантовых компьютеров в мире с показателем #AQ (Algorithmic Qubit), равным 23. Более высокий показатель #AQ потенциально может обеспечить более быструю разработку квантовых симуляций и алгоритмов, чем предыдущее поколение квантовых компьютеров.

Источник изображения: IonQ

Избранные клиенты уже начали использовать систему для разработки алгоритмов, снижающих финансовые риски, моделирующих химические реакции в батареях электромобилей и улучшающих классификацию изображений для разрабатываемых автономных транспортных средств. Среди областей применения также называются машинное обучение и логистика. Ежемесячная подписка на доступ к IonQ Aria в Azure Quantum включает сопровождение, консультационные услуги и техническую поддержку. Также Azure предлагает исследователям гранты на сумму до $10 тыс. для доступа к системам IonQ, Honeywell и Rigetti.

В последние годы резко вырос спрос на квантовые системы, которые могут помочь справиться с ранее нерешаемыми задачами. В первой половине этого года IonQ сообщила о коммерческом партнёрстве с Hyundai Motors с целью разработки более эффективных аккумуляторов для электромобилей, а также использования квантового машинного обучения для систем распознавания трёхмерных объектов.

Компания IonQ, специализирующаяся на разработках в области квантовых вычислений, объявила о заключении соглашения о сотрудничестве с авиастроительной компанией Airbus с целью изучения возможности применения квантовых вычислений для аэрокосмических услуг и обслуживания пассажиров.

В рамках совместного проекта Quantum Aircraft Loading Optimization & Quantum Machine Learning, рассчитанного на год, компании планируют разработать прототип квантового приложения для оптимизации загрузки самолётов, а также изучить возможность использования квантовых вычисления для нужд Airbus и её клиентов.

В связи с продолжающимся кризисом цепочки поставок аэрокосмические компании инвестируют в новейшие технологии, которые позволят определить направления для повышения эффективности авиаперевозок, в том числе благодаря оптимизации логистики. Партнёрство Airbus с IonQ поможет разработать более «умные» алгоритмы, использующие возможности квантовых компьютеров, которые потенциально могут сэкономить средства благодаря оптимальному распределению грузов на рейсах.

Изображение: IonQ

В долгосрочной перспективе Airbus планирует использовать квантовые алгоритмы для улучшения положения дел по другим направлениям, касающимся авиаперевозок, включая снижение расхода топлива, улучшение аэродинамики авиалайнеров и оптимизации маршрутов следования. «Оптимизация имеет решающее значение для достижения целей устойчивого развития авиации, — отмечает Airbus, — Мы рады изучить возможности IonQ, чтобы использовать потенциал квантовых вычислений для достижения этих целей».

Сообщение о партнёрстве с Airbus последовало за недавним объявлением IonQ о создании своих первых международных подразделений в ЕС и регионе EMEA. Ранее IonQ заключила партнёрское соглашение с Hyundai Motors для разработки аккумуляторов электромобилей с более продвинутыми характеристиками и создания системы распознавания объектов в её будущих автомобилях. А на днях IonQ объявила о доступности её системы IonQ на облачной платформе Microsoft Azure Quantum.

Компания IonQ, разработчик квантовых компьютеров на ловушках для ионов и других связанных с ними решений, объявила о полной интеграции своих продуктов с Cirq, фреймворком для квантовых вычислений с открытым исходным кодом от компании Google.

«Благодаря быстроте и лёгкости развёртывания Cirq квантовые вычисления на оборудовании IonQ станут доступны более широкой аудитории», — считает вице-президент по программному обеспечению IonQ и один из первых авторов Cirq, Дейв Бэкон (Dave Bacon). IonQ добавила поддержку ключевых языков программирования, чтобы пользователи различных SDK, таких как Qiskit, PennyLane, Orquestra, Strangeworks QC, могли запускать свои приложения на платформе IonQ без необходимости переписывать код.

ml2quantum.com

11-кубитная система IonQ доступна клиентам напрямую через API или в облачных сервисах Amazon Braket и Microsoft Azure, а после интеграции с инструментами Google доступ появился и в Google Marketplace. В последнем случае всё обслуживание, включая выставление счетов, ложится на плечи Google Cloud. Несмотря на относительно небольшое количество кубит, системы IonQ на ионных ловушках более устойчивы к ошибкам во время вычислений. Средняя точность двухкубитных вентилей IonQ достигает 99,9%.

researchgate.net

Ожидается, что в течение года пользователям станет доступна и самая мощная квантовая машина компании, состоящая из 32 кубит. А к 2023 году IonQ планирует разработать модульные квантовые компьютеры, пригодные для объединения в сеть, и стать первой публично торгуемой компанией в области квантовых вычислений (с ожидаемой оценкой в $2 млрд) в результате соглашения с dMY Technology Group III.

Стартап IonQ может стать одной из первых публичных фирм в сфере квантовых вычислений. По данным ресурса Bloomberg в настоящее время он ведёт переговоры с dMY Technology Group Inc. III по поводу SPAC-слияния, которое позволит ему выйти на биржу, минуя процедуру первичного размещения акций (IPO). В переговорах по поводу сделки также участвуют Silver Lake, MSD Partners, Breakthrough Energy Билла Гейтса (Bill Gates) и дочерняя компания Hyundai Motor.

Компания dMY III стала публичной в ноябре прошлого года, получив в результате IPO $275 млн. В состав руководства dMY входят председатель Гарри Л. Ю (Harry L. You) и гендиректор Никколо де Маси (Niccolo de Masi). Гарри Л. Ю, ранее занимавший пост исполнительного вице-президента EMC, а также бывший член совета директоров Broadcom, уже имеет опыт работы в сфере SPAC. В 2016 году он основал компанию GTY Technology Holdings, которая была ориентирована на государственные технологические компании, и в 2019 году она приобрела шесть подобных фирм. А де Маси ранее возглавлял компании Glu Mobile, Resideo, а также обанкротившуюся Essential Энди Рубина (Andy Rubin).

Ожидается, что существующие инвесторы IonQ вложат в сделку свой капитал. В число инвесторов стартапа входят Amazon Web Services, Samsung Catalyst Fund, GV (ранее известная как Google Ventures), NEA, Lockheed Martin Corp., Airbus Ventures и Robert Bosch Venture Capital GmbH. Объединённая компания уже оценивается в $2 млрд.

Стартап IonQ, разработчик аппаратного и программного обеспечения для квантовых вычислений, планирует начать реализацию модульных квантовых компьютеров, смонтированных в стойку, для центров обработки данных в 2023 году.

Всего несколько месяцев назад IonQ открыл собственный ЦОД для 10 квантовых компьютеров площадью 2100 м2, расположенный на территории Университета Мэриленда. Стартап разрабатывает квантовые системы с захваченными ионами, у которых требования к охлаждению меньше, чем у систем, используемых Google, IBM и другими компаниями.

«К 2023 году IonQ развернёт модульные квантовые компьютеры, достаточно компактные, чтобы их можно было объединить в сеть в центре обработки данных, а к 2025 году мы рассчитываем достичь обширного квантового преимущества», — сообщил генеральный директор IonQ Питер Чапман (Peter Chapman) в своем блоге.

В настоящее время компания работает над тремя разными поколениями квантовых компьютеров. «Каждая из систем отличается от предыдущей тем, что пытается добиться прогресса в разных аспектах. Поэтому объединение их всех в одну систему сопряжено с наличием слишком многих переменных. В конце концов, вам придётся согласовать слишком много переменных, чтобы решить уравнение. Таким образом, каждая из них отрабатывает разные аспекты квантового компьютера следующего поколения», — рассказал Чапман.

Поскольку сразу несколько компаний разрабатывают совершенно разные квантовые компьютеры, сравнение различных систем-прототипов является предметом интенсивных споров. IonQ предлагает собственный бенчмарк — Algorithmic Qubit Calculator (Алгоритмический калькулятор кубитов). Им компания надеется заменить методику подсчёта квантового объёма (Quantum Volume), предлагаемую IBM. «Эта идея похожа на Quantum Volume, но учитывает исправление ошибок и имеет прямое и непосредственное отношение к количеству кубитов», — сказал Чапман.

Компания IonQ, разработчик аппаратного и программного обеспечения для квантовых вычислений, объявила об открытии ЦОД для 10 квантовых компьютеров IonQ. Сообщается, что новый ЦОД площадью 2100 м², расположенный на территории Университета Мэриленда, поможет компании в проведении исследований и разработке нового оборудования, а сами платформы IonQ будут доступны для исследователей по всей территории США.

Частично проект был профинансирован за счёт инвестиций Университета Мэриленда в размере $5,5 млн. «На этом важном новом объекте будут разрабатываться технологии квантовых вычислений, и мы гордимся тем, что сотрудничаем с IonQ, — заявил президент университета Даррил Дж. Пайнс (Darryll J. Pines). — Новый центр обработки данных со всеми его возможностями укрепит наши позиции в качестве крупного международного центра развития квантовой науки и вычислений».

Напомним, что основанный в 2015 году стартап в области квантовых вычислений IonQ использует, в том числе, технологии, полученные по лицензии у Университета Мэриленда, а также плоды исследований соучредителей Криса Монро (Chris Monroe), заслуженного профессора университета и профессора кафедры физики Университета Мэриленда Биче Сечи-Цорн (Bice Sechi-Zorn), а также профессора Университета Дьюка Юнгсанга Кима (Jungsang Kim).

Новая площадка IonQ будет отличаться повышенной надёжностью за счёт как локальных генераторов, так и резервных батарей, резервных квантовых компьютеров и повышенной безопасности. Он также будет иметь резервные соединения с магистралью Internet2, национальной исследовательской сетью, которая обеспечивает обмен данными между университетами США.

В прошлом месяце IonQ анонсировал самый мощный в мире квантовый компьютер, представив систему следующего поколения, состоящую из «32 идеальных атомных кубитов». В настоящее время IonQ параллельно работает над тремя новыми поколениями квантовых компьютеров, каждый из которых будет экспоненциально мощнее предыдущего. Так что в новом ЦОД найдётся место и для большего количества компьютеров, поскольку системы IonQ с каждым новым поколением одновременно уменьшаются в размерах и наращивают производительность.

Рядом с дата-центром компания открыла и новые рабочие площади, которые включают 10 конференц-залов, офисные помещения класса А и две «чистые комнаты» (clean room) для проведения научных исследований. В новом центре будут трудиться до 175 человек. После недавнего раунда финансирования IonQ наняла 25 новых сотрудников, включая крупных специалистов по квантовыми вычислениям из Google и IBM, и планирует продолжить активный поиск талантов.

До сих пор основную шумиху вокруг квантовых вычислений создавали уже состоявшиеся акулы компьютерного бизнеса: производители серверов и микросхем, крупные поставщики облачных услуг. Их усилия в основном были сосредоточены на полупроводниковых и сверхпроводящих технологиях. И вот появился IonQ — стартап, использующий ионные ловушки в квантовых вычислениях. IonQ заявляет, что при таком подходе практически нет необходимости в исправлении квантовых ошибок и что запутывание большого числа кубитов намного проще, чем у конкурентов, а базовая технология является достаточного тривиальной, недорогой и компактной в реализации. И действительно, большая часть квантовой системы IonQ основана на давно известных технологиях, применяемых, например, в атомных часах.

Квантовый чип от IonQ с наложенным изображением ионов

Ловушки для ионов — относительно новая технология в мире квантовых компьютеров, хотя теоретические исследования начались почти четверть века назад. Даже Национальный научный фонд США создал проект по изучению данной технологии всего год назад. Основатель компании является одним из пионеров в области технологий с ловушками для ионов и соавтором известной статьи (2016 год) о данной технологии. На текущий момент сотрудники IonQ используют три 11-кубитные системы. Все кубиты полностью связаны, что позволяет создавать двухкубитовые затворы на любой из пар в составе системы. Правда, сама компания в прошлом году предпочла заявить о мировом рекорде, поставленном на такой сборке, посчитав однокубитовые затворы (79). Доступ к трём этим машинам по-прежнему ограничен и находится в стадии бета-тестирования, но публичный доступ через Интернет, возможно, появится в конце этого года. Инвесторами компании выступают New Enterprise Associates, GV (ранее Google Ventures) и Amazon AWS.

IonQ хочет как можно скорее добиться коммерческого успеха, которого в квантовых вычислениях до сих пор не достигла ни одна из компаний, поскольку необходимое оборудование и экосистема у всех находятся в основном на стадии разработки. На этой неделе компания рассказала порталу HPCwire о технологиях и планах по развитию IonQ. Интересно, что большая часть разговора была направлена на то, чтобы доказать, что технология ловушек для ионов значительно отличается от подхода IBM, Google и Rigetti Computing — полупроводники + сверхпроводимость — и даже превосходит их.

IonQ используют вакуумные камеры, где они динамически разворачивают и фиксируют атомные кубиты на кремниевом чипе, используя электромагнитное поле (Изображение: ionq.co)

Сегодня самая большая проблема с квантовыми компьютерами состоит в том, что они «шумят». Кубиты являются крайне чувствительными и неустойчивыми объектами, которые «разваливаются», когда им мешает практически что угодно (тепло, вибрация, рассеянное электромагнитное воздействие и т.д.). Построение систем для устранения возможных помех является важной задачей для систем на основе полупроводниковых сверхпроводящих кубитов. Эти системы требуют сложных подходов для исправления квантовых ошибок и до сих пор в значительной степени остаются достаточно непрактичными. Другая не менее сложная проблема — придумать, как контролируемо запутать большое количество кубитов. Не забывайте, что именно запутанность даёт квантовым вычислениям реальную силу. IonQ утверждает, что технология ловушек для ионов значительно лучше справляется с этими проблемами, чем сверхпроводящие подходы на основе полупроводников.

Квантовая система IonQ использует множество идентичных ионов иттербия. Как и в атомных часах с иттербием, технология изоляции отдельных ионов уменьшает количество ошибок и улучшает стабильность (Изображение: ionq.co)

В ионных ловушках используются ионизированные молекулы с соответствующей валентной структурой в качестве регистров кубита. IonQ использует ионы Yb+ (иттербия). Ионы — идентичные и предсказуемые в своём поведении — удобны в использовании. Внешние электроны могут быть легко «накачаны» до более высокого энергетического уровня и оставаться в этом состоянии достаточно долго по меркам квантового мира. В зависимости от своего состояния молекула представляет собой ноль, единицу или нечто среднее. Подобные ионы легко генерировать, вставлять в ионную ловушку и удерживать их там в устойчивом состоянии. Взаимодействие с ними осуществляется с помощью внешних лазеров, которые переводят атомы в заданное состояние. В отличие от сверхпроводящих квантовых компьютеров на основе полупроводников, которые, помимо всего прочего, нуждаются к специальных системах охлаждения, системы с ионными ловушками дешевле, их легче создавать и эксплуатировать.

Для считывания состояния кубитов используются точные лазеры, они также выполняют логические операции и соединяют ионы вместе в квантовом процессе, называемом запутанностью (Изображение: ionq.co)

Как утверждают в IonQ: «За цену одной только холодильной установки, даже если не учитывать детали, компоненты и всё остальное (что требуется для сверхпроводящего квантового компьютера), вы можете построить целую систему на основе ионных ловушек, обладающую гораздо большей мощностью и возможностями, при этом она также будет меньше по размеру, и вы сможете увеличивать количество кубитов, не меняя кардинально оборудование». С другой стороны, эксперты отмечают, что ионные ловушки необходимо контролировать с помощью сложной комбинации микроволновых и оптических устройств, что может быть проблематично, когда речь идет о серьёзном масштабировании квантовых компьютеров, использующих данную технологию.

IonQ планирует удваивать количество своих кубитов примерно каждый год. Текущая архитектура поддерживает простое масштабирование до 32 кубитов, но в теории ёмкость одного модуля можно довести до 100-200 кубитов, а модули объединить оптическими трансиверами. Кроме того, компания активно занята созданием компилятора и оптимизатора для создания квантовых программ. Компания хочет в конечном итоге создать облачный сервис, где на повременной основе будет предоставляться доступ к их квантовым компьютерам. Также IonQ отмечает, что на текущий момент одной из важнейших проблем является отсутствие большого числа специалистов, способных создавать (или хотя бы портировать) программы, оптимизированные для работы на квантовых машинах. Для решения данной проблемы компания планирует предоставлять помощь своим клиентам в виде специализированной технической поддержки, которую назвали Q-tips.