تعمل شركة IBM على تسهيل تطوير أجهزة الكمبيوتر الكمومية باستخدام كتالوج وظائف Qiskit

أطلقت شركة IBM اليوم كتالوج وظائف Qiskit، وهو مجموعة جديدة من الخدمات التي تهدف إلى جعل برمجة أجهزة الكمبيوتر الكمومية أسهل من خلال تجريد العديد من تعقيدات العمل مع هذه الآلات.

قال لي جاي جامبيتا، نائب الرئيس المسؤول عن برامجها الكمومية في شركة IBM: “أعتقد أن هذا هو التحول الكبير التالي بعد أن وضعنا الكمبيوتر الكمي على السحابة”. “إنني أتطلع إلى رؤية ما يمكن أن يفعله، والطريقة الوحيدة الممكنة لتحقيق ذلك هي استخدام الأجهزة عالية الأداء، بالطبع، ولكن أيضًا البرامج عالية الأداء. بالنسبة لي، أنا متحمس تمامًا عندما أضع الكمبيوتر الكمي على السحابة لأرى كيف سيكون رد فعل المجتمع عليه.

تستمر أجهزة الكمبيوتر الكمومية في النمو والتحسن (والمزيد من تصحيح الأخطاء). وبينما لا يزال أمامنا بضع سنوات على الأقل قبل أن نتمكن من امتلاك آلات يمكنها تشغيل خوارزميات قد تستغرق وقتًا طويلاً للغاية لحسابها على جهاز كمبيوتر كلاسيكي، إلا أننا وصلنا إلى نقطة أصبح فيها الجيل الحالي من الآلات قابلاً للاستخدام لمجموعة محدودة على الأقل من التجارب. ومع ذلك، فإن الحصول على أجهزة قابلة للاستخدام هو شيء واحد. إنه أمر آخر لكتابة التطبيقات لهذا الجهاز.

تم إطلاق Qiskit من IBM في عام 2017، وهو واحد من عدد قليل من أطر البرمجة الكمومية التي تتضمن أيضًا Q# من Microsoft وCirq من Google، ولكن من المحتمل أن يكون هو الذي يتمتع بأكبر قدر من المشاركة الذهنية. الفكرة وراء كتالوج الوظائف هي تمكين خبراء المجال – الذين قد لا يكونون خبراء في إدارة أجهزة الكمبيوتر الكمومية وطرقها المتقلبة – من البدء في استخدام الحوسبة الكمومية. على سبيل المثال، تقوم شركة مثل Qedma بوضع طريقتها الجديدة لتخفيف الأخطاء في إحدى الوظائف.

وهذا هو النهج الشامل لشركة IBM هنا: العمل مع صناعة الحوسبة الكمومية الأوسع لإنشاء مكتبة الوظائف هذه، تمامًا كما هو الحال في برمجة الكمبيوتر الكلاسيكي، يمكن للمطورين بعد ذلك الاتصال بها في تطبيقاتهم المستندة إلى Qiskit. ومن بين الشركاء الآخرين Q-CRTL وAlgorithmiq وQunasys. مثل Qedma، تساهم Algorithmiq بخدمة تركز على تخفيف الأخطاء في الأنظمة الصاخبة، بينما تقدم Qunasys خدمة تهدف إلى حل مشكلة تقدير طاقة الحالة الأرضية، والتي لها بعض التطبيقات الأساسية للمشكلات المتعلقة بالكيمياء.

وقال غامبيتا: “إن ما دفع تقدم البرمجيات والحوسبة في عالم التجريد الكلاسيكي أصبح حقيقة في عالم الكم”. بعد كل شيء، لا يركز الكثير من المطورين اليوم على كتابة التجميع. ومع ذلك، في الحوسبة الكمومية، لم يمض وقت طويل حتى كان على المطورين معرفة كيفية تعيين خوارزمياتهم للدوائر الكمومية لأجهزة مستهدفة محددة. لقد استخلص إطار عمل Qiksit الكثير من هذا بالفعل، والآن يهدف كتالوج الوظائف إلى تسهيل الأمر على خبراء الحوسبة غير الكمومية لأخذ العديد من الابتكارات في النظام البيئي العام وتطبيقها على مشاكلهم.

“أعتقد أن هذا سيكون كبيرًا كما هو الحال عندما نضع الكمبيوتر على السحابة لأنه سينقل الجميع من الاضطرار إلى معرفة ما هي البوابة الكمومية والدوائر الكمومية إلى “هل يمكنني بالفعل البدء في رؤية كيف ستكون الحوسبة الكمومية” يتم حقنها في سير العمل الخاص بي؟ ولا داعي للقلق بشأن هذه التفاصيل. قال غامبيتا: “هذه مجرد البداية”. وشدد أيضًا على أن الابتكار المستمر في البرامج والأجهزة، جنبًا إلى جنب مع الابتكارات من النظام البيئي الشريك الأكبر، هو الذي سيوفر للمستخدمين تجربة مطور مبسطة ستطلق العنان لإمكانات الحوسبة الكمومية في النهاية.

الآن، أكد غامبيتا أننا لم نصل بعد إلى النقطة التي تستهدف فيها الشركة مطوري المؤسسات. “لقد انتقل الأمر من عالم الفيزياء، إلى عالم الحساب، إلى الكيميائي. […] وقال: “إنها تفتح الفتحة للسماح لعلماء الكمبيوتر بالدخول وزيادة النطاق التقني لما يمكن القيام به باستخدام الكمبيوتر الكمي”.

وكجزء من إعلان اليوم، ستقوم IBM أيضًا بإطلاق Benchpress، وهي مجموعة من المعايير الجديدة لمجموعات تطوير البرمجيات الكمومية. باستخدام أكثر من 1000 اختبار (مع مجموعة قليلة فقط كتبتها شركة IBM نفسها)، وضعت IBM Qiskit في مواجهة BQSKit، وBraket، وCirq، وStak، وTKET. Qiskit، التي أعادت شركة IBM كتابتها في Rust لجعلها أكثر أداء، تتفوق عادةً على حزم SDK الأخرى بفارق كبير. لقد كان أسرع بـ 13 مرة في نقل وإنتاج الدوائر، على سبيل المثال، كما أنشأ دوائر أكثر كفاءة في هذه العملية.