Pilvipohjainen kvanttilaskenta
Pilvipohjainen kvanttilaskenta on ohjelmien suorittamista kvanttiemulaattoreilla, -simulaattoreilla tai -prosessoreilla pilvipalveluiden välityksellä. Pilvipalveluita hyödynnetään yhä useammin kvanttiprosessien suorittamiseksi. Kvanttitietokoneet saavuttavat valtavan laskentatehonsa hyödyntämällä ja muuntamalla kvanttimekaniikkan ominaisuuksia ja ilmiöitä laskentatehoksi. Pilvipohjainen kvanttilaskenta perustuu käyttäjien mahdollisuuteen hyödyntää kvanttilaitteistoja sekä -ohjelmistoja internet-yhteyden välityksellä.
Sovellutus
[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]Pilvipohjaista kvanttilaskentaa käytetään useissa yhteyksissä:
- Opetuksessa opettajat voivat käyttää pilvipohjaista kvanttilaskentaa auttaakseen oppilaitaan ymmärtämään kvanttimekaniikkaa paremmin sekä toteuttamaan ja testaamaan kvanttialgoritmeja.[1][2]
- Tutkimuksessa tutkijat voivat käyttää pilvipohjaisia kvanttiresursseja muun muassa testaamaan kvanttitietoteorioita,[3] suorittaa kokeita,[4] vertailla arkkitehtuureja[5].
- Peleissä kehittäjät voivat käyttää pilvipohjaisia kvanttiresursseja luodakseen kvanttipelejä, jotka esittelevät käyttäjille kvanttikäsitteitä.[6]
- Digitaalisessa muutoksessa, jonka pohjalta on saatavilla valtavia määriä arvokasta dataa, joka on hyödynnettävissä erinäisten analyysien ja ennusteiden luomiseksi.
- Pilvipohjaisessa kvanttisovelluskehityksessä luodaan räätälöityjä sovelluksia muun muassa pienyrityksien tueksi.
Pilvipohjaisen kvanttilaskennan alustat
[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]2013 - Bristolin yliopisto julkisti Quantum In The Cloud -alustan. Alustan tarjonta koostuu kvanttisimulaattorista ja neljän kubitin optisesta kvanttijärjestelmästä.[7]
2014 - Google avasi pääsyn Quantum Playground -alustan. Playgroundissa on saatavilla kvanttisimulaattori, yksinkertainen käyttöliittymä, komentosarjakieli ja 3D kvanttitilojen visualisointi.[8] Googlen Quantum AI -työryhmä julkisti päivityksen koskien Willow -kvanttisirua, joka kykenee ratkaisemaan perinteisen vertailuissa käytetyn monimutkaisen laskennan viidessä minuutissa, kun vastaavan laskennan suorittamiseen nykyajan tehokkaimmilta supertietokoneilta kestäisi 10 kvadriljoonaa (eli 10²⁵) vuotta.[9][10] Willow -sirun kehitys on käynnissä, eikä sen kyvykkyydet ole vielä saataville käyttäjille pilvipalveluiden välityksellä.
2016 - IBM yhdisti kvanttitietokoneen pilvepalveluihin. IBM Quantum Platform -alusta (alkujaan IBM Quantum Experience) mahdollistaa yksinkertaisten ohjelmien luomisen sekä suorittamisen pilvipalvelu-alustalla.[11]
2018 - Rigetti Computing julkaisi Quantum Cloud Services -alustan. Alusta tarjoaa pääsyn hybridilaskentajärjestelmiin, jotka yhdistävät Rigettin omat kvanttiprosessorit sekä perinteiset palvelimet samassa datakeskuksessa.[12] Rigetti oli julkistanut edellisenä vuonna ensimmäisen ohjelmoitavan pilvikäyttöä hyödyntävän Quil-ohjelmointikielen, Quil-ohjelmistokehityspaketin sekä pyQuil Python-kirjaston.[13] 2024 Rigetti Computing toi markkinoille Ankaa-3:n, 84-kubitin kvanttitietokoneen, joka saavuttaa 99,5 prosentin mediaanisen kahden kubitin portin täsmällisyyden. Kyseinen järjestlmä tarjotaan saataville myös Microsoftin sekä Amazonin pilvipalveluiden kautta, 2025 alkupuolella.[14]
2018 - Palo Altossa sijaitseva D-Wave toi markkinoille Leap™ Quantum Cloud Service -alustan. Leap tarjoaa reaaliaikaisen yhteyden D-Waven kvanttiprosessoreihin, joka mahdollistaa kvanttisovellusten kehittämisen ja suorittamisen etänä. Alusta sisältää avoimen lähdekoodin työkaluja ja resursseja kavanttiohjelmoinnin tueksi.[15][16]
2019 - Amazon (AWS) julkaisi Braket -alustan. Braket tarjoaa pääsyn IonQ:n, IQM:n, Rigettin, Xanadun, QuEran ja Oxford Quantum Circuitsin kvanttitietokoneisiin. D-Wave-koneita voidaan käyttää AWS Marketplacen kautta. Braket tarjoaa myös kvanttialgoritmien kehitysympäristön ja simulaattorin. [17]
2020 - QuTech (Delftin teknillinen yliopisto) julkaisema Quantum Inspire on ensimmäinen alusta Euroopassa, joka tarjoaa pilvipohjaista kvanttilaskentaa. Quantum Inspire on 5-kubitin transmon-prosessorin ohella maailman ensimmäinen alusta,[18] jolla on verkon kautta pääsy täysin ohjelmoitavaan 2-kubittiseen (elektronin spiniin perustuva) kvanttiprosessoriin.[19]
2020 - Xanadu avasi Xanadu Quantum Cloud -alustan, joka tarjoaa käyttäjilleen pääsyn 8 sekä 12-kubitin laitteistoihin.[20]
2021 - Microsoft avasi julkiseen käyttöön Azure Quantum -alustan. Alustaa on hyödynnetty eri opetusalan sekä tutkimuksen parissa, edustajat akateemisista tutkijoista ja professoreista koululaisiin ovat rakentaneet alustan työkaluja hyödyntämällä ohjelmia, jotka suorittavat erilaisia kvanttialgoritmeja. Kuluttajat pyrkivät hyödyntämään nopeaa laskentaa muun muassa rahoitusmarkkinoiden mallintamiseen ja kehittyneempien tekoälyjärjestelmien luomiseen. Alustan tarjoamien ominaisuuksien avulla ihmiset voivat kokea ja oppia lisää kvanttitekniikan tuomista hyödyistä ja mahdollisuuksista.[21] Azure Quantum tarjoaa pääsyn Quantinuumin, Atom Computingin,[22] IonQ:n,[23] Rigettin[24] laitteistoihin ja ohjelmistoihin. Alustalla tarjoaa myös rajoitetulla käytöllä PASQALin kvanttiresursseja.[25][26]
2023 - Quandela Cloud on Quandelan tarjoama alusta, joka on ensimmäinen eurooppalainen pilvipalveluiden välityksellä fotonista kvanttitietokonetta tarjoava palvelu. Käyttöliittymä hyödyntää Perceval -ohjelmointikieltä, jolle on verkossa tarjotaan ilmaiseksi opetusmateriaalia.[27]
2023 - qBraid Lab on tarjonnut qBraid -alustallaan pääsyn IBM:n, D-Waven, Xanadun, Oxford Quantum Circuitsin, Rigettin ja IonQ:n laitteistoihin sekä Amazon Braketin simulaattoreihin.[28]
2024 - IQM Quantum Computers julkisti Reaktorin kanssa yhteistyössä kehitetyn pilvipohjaisen alustansa IQM Resonancen. Alusta mahdollistaa IQM:n kvanttijärjestelmien hyödyntämisen ja antaa käyttäjille mahdollisuuden suunnitella, kehittää, testata ja vertailla kvanttialgoritmeja.[29]
Lähteet
[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]- ↑ Undergraduates on a cloud using IBM Quantum Experience | Institute for Quantum Computing Institute for Quantum Computing. 9.6.2016. University of Waterloo. Viitattu 15.12.2024. (englanniksi)
- ↑ Fedortchenko, Serguei: A quantum teleportation experiment for undergraduate students 8.7.2016. Cornell University. Viitattu 15.12.2024.
- ↑ Alsina, Daniel: Experimental test of Mermin inequalities on a five-qubit quantum computer. Physical Review A, 2016, 94. vsk, nro 1. The American Physical Society. doi:10.1103/PhysRevA.94.012314 Artikkelin verkkoversio. Viitattu 15.12.2024.
- ↑ Devitt, Simon J.: Performing quantum computing experiments in the cloud. Physical Review A, 2016, 94. vsk, nro 3. The American Physical Society. doi:10.1103/PhysRevA.94.032329 Artikkelin verkkoversio.
- ↑ Linke, Norbert & Maslov, Dmitri & Roetteler, Martin & Debnath, Shantanu & Figgatt, Caroline & Landsman, Kevin & Wright, Kenneth & Monroe, Christopher: Experimental comparison of two quantum computing architectures. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 28.3.2017, 114. vsk, nro 13, s. 3305–3310. National Library of Medicine. PubMed:28325879 doi:10.1073/pnas.1618020114 ISSN 1091-6490 Artikkelin verkkoversio. Viitattu 15.12.2024.
- ↑ Wootton, James: Why we need to make quantum games 12 March 2017. Medium.
- ↑ Quantum in the Cloud www.bristol.ac.uk. 6.9.2013. University of Bristol. Viitattu 3.1.2025. (englanniksi)
- ↑ Quantum Computing Playground quantumplayground.net. 20.7.2017. Google. Viitattu 3.1.2025.
- ↑ Clemmensen, Simon: 10 kvadriljoonaa vuotta viidessä minuutissa: Uusi Google-siru on "läpimurto" 13.12.2024. Tieteen Kuvalehti. Viitattu 3.1.2025.
- ↑ Swayne, Matt: Google Quantum AI: New Quantum Chip Outperforms Classical Computers and Breaks Error Correction Threshold 9.12.2024. The Quantum Insider. Viitattu 3.1.2025. (englanniksi)
- ↑ Miller, Ron: IBM launches quantum computing as a cloud service 4.5.2016. TechCrunch. Viitattu 15.12.2025. (englanniksi)
- ↑ Knapp, Alex: Rigetti Computing Takes Small Step Toward Cloud Services In Big Leap For Quantum Computing 7.9.2018. Forbes. Viitattu 3.1.2025. (englanniksi)
- ↑ Rigetti Computing Team: Rigetti Computing Software Demo: Forest 1.2.2017. Rigetti Computing & Microsoft Research. Viitattu 15.12.2024.
- ↑ Abdel-Kareem, Mohamed: Rigetti Computing Launches 84-Qubit Ankaa™-3 Its Quantum Cloud Services Platform (QCS®) 23.12.2024. Quantum Computing Report. Viitattu 3.1.2025. (englanniksi)
- ↑ D-Wave Launches Leap, the First Real-Time Quantum Application Environment GlobeNewswire News Room. 4.10.2018. D-Wave Systems Inc. Viitattu 11.1.2025. (englanniksi)
- ↑ The Leap™ Quantum Cloud Service | D-Wave www.dwavesys.com. D-Wave. Viitattu 11.1.2025. (englanniksi)
- ↑ Lardinois, Frederic: AWS launches Braket, its quantum computing service 2.12.2019. TechCrunch. Viitattu 3.1.2025. (englanniksi)
- ↑ Finke, Doug: Quantum Inspire, Europe’s First Public Quantum Computing Platform 22.4.2020. Quantum Computing Report. Viitattu 3.1.2025. (englanniksi)
- ↑ Minister Ingrid van Engelshoven and European Commissioner Mariya Gabriel launch Europe's first quantum computer in the cloud: Quantum Inspire 20.4.2020. Delft University of Technology. Arkistoitu 28.3.2024. Viitattu 15.12.2025. (englanniksi)
- ↑ Xanadu | XANADU LAUNCHES PHOTONIC QUANTUM CLOUD PLATFORM www.xanadu.aiundefined. 2.9.2020. Xanadu. Viitattu 3.1.2025.
- ↑ Chen, Xi; Cheng, Bin; Li, Zhaokai; Nie, Xinfang; Yu, Nengkun; Yung, Man-Hong; Peng, Xinhua (2018). "Experimental Cryptographic Verification for Near-Term Quantum Cloud Computing". arXiv:1808.07375 [quant-ph].
- ↑ Zander, Jason: Microsoft announces the best performing logical qubits on record and will provide priority access to reliable quantum hardware in Azure Quantum The Official Microsoft Blog. 10.9.2024. Viitattu 3.1.2025. (englanniksi)
- ↑ IonQ Aria Available Today on Azure Quantum Platform 16.8.2022. IonQ. Viitattu 3.1.2025. (englanniksi)
- ↑ Microsoft to Bring Rigetti Superconducting Quantum Computers to Azure Quantum GlobeNewswire. 6.12.2021. Rigetti Computing. Viitattu 3.1.2025. (englanniksi)
- ↑ Pasqal Quantum Computers coming to Azure Quantum 21.3.2022. Pasqal. Viitattu 3.1.2025. (englanniksi)
- ↑ Lopez, Sonia & muut: List of quantum computing providers on Azure Quantum - Azure Quantum learn.microsoft.com. 15.11.2024. Microsoft Learn. Viitattu 3.1.2025. (englanniksi)
- ↑ Nicolas Heurtel, Andreas Fyrillas, Grégoire de Gliniasty, Raphaël Le Bihan, Sébastien Malherbe, Marceau Pailhas, Eric Bertasi, Boris Bourdoncle, Pierre-Emmanuel Emeriau, Rawad Mezher, Luka Music, Nadia Belabas, Benoît Valiron, Pascale Senellart, Shane Mansfield, Jean Senellart: Perceval: A Software Platform for Discrete Variable Photonic Quantum Computing. Quantum, 21.2.2023, 7. vsk, s. 931. doi:10.22331/q-2023-02-21-931 ISSN 2521-327X Artikkelin verkkoversio. (englanniksi)
- ↑ Young, Ricky: qBraid Announces qBraid SDK Integrated with Amazon Braket on qBraid Lab | Press Releases www.qbraid.com. 6.4.2023. qBraid. Viitattu 10.1.2025.
- ↑ IQM launches quantum cloud service IQM Resonance™ – in collaboration with Reaktor 20.3.2024. Reaktor. Viitattu 3.1.2025. (englanniksi)
| Yleiset | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Kvanttiviestintä | |||||||||
| Kvanttialgoritmit | |||||||||
| Kvanttilaskennan monimutkaisuusteoria | |||||||||
| Kvanttilaskennan mallit | |||||||||
| Kvanttisuorittimien suorituskykyindikaattorit | Kvanttitilavuus | ||||||||
| Dekoherenssin ennaltaehkäisy | Kvanttivirheenkorjaus | ||||||||
| Fyysiset toteutustavat |
|