IBM兌現(xiàn)技術(shù)承諾：量子工作負(fù)載提速120倍！

北京時(shí)間5月14日消息（余予）IBM近日在其博客上稱(chēng)：經(jīng)過(guò)一系列的改進(jìn)，IBM研究團(tuán)隊(duì)“超額完成”其將量子工作負(fù)載的速度提升100倍的承諾，成功將分子模擬的速度提升了120倍，其中包括使用Qiskit Runtime在云端運(yùn)行量子程序。

IBM希望此次提速能使更多的開(kāi)發(fā)人員在化學(xué)及其他領(lǐng)域中嘗試量子應(yīng)用實(shí)驗(yàn)；并且，IBM致力于尋求實(shí)用的量子計(jì)算用例，并將其交付給盡可能多的開(kāi)發(fā)人員。

以下為博客全文：

我們很高興地宣布，通過(guò)一系列改進(jìn)，研究團(tuán)隊(duì)成功將模擬分子的速度提升了120倍，其中包括使用Qiskit Runtime在云端運(yùn)行量子程序。

去年秋天，我們發(fā)布了量子技術(shù)路線(xiàn)圖并做出承諾，將量子工作負(fù)載的速度提升100倍。今天，我們很高興地宣布，我們不僅實(shí)現(xiàn)了這一目標(biāo)，而且還是“超額完成”。通過(guò)一系列改進(jìn)，研究團(tuán)隊(duì)成功將模擬分子的速度提升了120倍，其中包括使用Qiskit Runtime在云端運(yùn)行量子程序。

到目前為止，我們主要關(guān)注在IBM 量子系統(tǒng)上執(zhí)行量子電路或量子操作序列。然而，實(shí)際應(yīng)用也需要大量的經(jīng)典計(jì)算。我們使用 “量子程序”一詞來(lái)描述量子電路和經(jīng)典處理的混合體。一些量子程序在量子和經(jīng)典之間具有數(shù)千甚至數(shù)百萬(wàn)次的互動(dòng)。因此，構(gòu)建一個(gè)能夠本地加速的量子程序至關(guān)重要，而不只是關(guān)注量子線(xiàn)路。為執(zhí)行量子程序而構(gòu)建的系統(tǒng)需要具有更大的有效容量，并且需要對(duì)整個(gè)堆棧進(jìn)行改進(jìn)，包括云服務(wù)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)軟件、控制硬件，甚至量子硬件。

早在2017年，IBM研究團(tuán)隊(duì)就證明了量子計(jì)算機(jī)可以模擬氫化鋰分子（LiH）的行為。我們希望將來(lái)，量子計(jì)算機(jī)能夠解決的各種應(yīng)用的預(yù)覽。然而，使用當(dāng)今的量子計(jì)算服務(wù)對(duì)氫化鋰分子（LiH）建模需要45天，因?yàn)殡娐吩诮?jīng)典處理器和量子處理器之間來(lái)回傳遞，從而導(dǎo)致大量延遲。

而現(xiàn)在，我們可以在9個(gè)小時(shí)內(nèi)解決同樣的問(wèn)題，速度提高了120倍。

這一成果經(jīng)過(guò)了許多次改進(jìn)：算法上的改進(jìn)使得出最終答案所需的算法迭代次數(shù)減少了2到10倍；系統(tǒng)軟件的改進(jìn)使每次迭代的時(shí)間快了17秒；處理器性能的改進(jìn)使算法每次迭代所需的運(yùn)行次數(shù)或是重復(fù)線(xiàn)路運(yùn)行的次數(shù)減少了10；最后，控制系統(tǒng)的改進(jìn)，如更好的讀出和量子位重置性能，使每次工作執(zhí)行（即幾十個(gè)線(xiàn)路的執(zhí)行）時(shí)間從1,000微秒減少到70微秒。

引入“Qiskit Runtime——一種用于量子計(jì)算機(jī)的容器化服務(wù)”也提供了不少助力。當(dāng)代碼在用戶(hù)的設(shè)備和基于云的量子計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行傳遞時(shí)，開(kāi)發(fā)人員可以在Qiskit Runtime執(zhí)行環(huán)境中運(yùn)行他們的程序，IBM混合云將在該環(huán)境中為其處理該項(xiàng)工作，而不是等待代碼傳遞過(guò)程中出現(xiàn)的延遲。新的軟件體系結(jié)構(gòu)和OpenShift Operators運(yùn)算符使我們能夠最大化的利用計(jì)算時(shí)間，并最小化等待時(shí)間。

我們希望此次加速能使更多的開(kāi)發(fā)人員在化學(xué)及其他領(lǐng)域中嘗試量子應(yīng)用實(shí)驗(yàn)。例如，用戶(hù)可以通過(guò)Qiskit Runtime嘗試我們新的量子內(nèi)核對(duì)齊算法（quantum kernel alignment algorithm），該算法用于查詢(xún)執(zhí)行機(jī)器學(xué)習(xí)任務(wù)的最佳量子核。我們最近通過(guò)該算法證明，量子計(jì)算機(jī)在機(jī)器學(xué)習(xí)的監(jiān)督方面的速度要比經(jīng)典計(jì)算機(jī)快很多。

IBM量子團(tuán)隊(duì)致力于尋求實(shí)用的量子計(jì)算用例，并將其交付給盡可能多的開(kāi)發(fā)人員。我們希望Qiskit Runtime使世界各地的用戶(hù)能夠充分利用計(jì)劃于今年推出的127量子位的Quantum Eagle處理器或計(jì)劃于2023年推出的1121量子位的 Condor處理器。

Qiskit Runtime目前正在對(duì)IBM Quantum Network的一些成員進(jìn)行Beta測(cè)試。

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