Quantum Computing Will Always be Hybrid

Модерна рачунарска револуција инспирисана је развојем централне процесорске јединице (ЦПУ), која је временом постајала све мања и сложенија. Тај развој је еволуирао у микропроцесор, који је данас доминантна форма ЦПУ-а.

Успут, појавили су се специјализованији чипови – графичке процесорске јединице (ГПУ), поља које се могу програмирати на терену (ФПГА) и интегрисана кола за специфичне апликације (АСИЦ). Сваки од ових специјализованих чипова је убрзао и побољшао различите димензије перформанси обраде и откључао нове могућности у рачунарству.

Са појавом кванта, спремни смо за следећи еволутивни корак у рачунарској снази.
Свака нова рачунарска опција је допринела све већој хибридизацији рачунарства. Уместо да шаљемо послове само једном ЦПУ-у, сада можемо да набројимо мноштво егзотичних алата, од којих је сваки јединствено погодан за решавање одређеног скупа проблема.

Пролиферација рачунарских опција повећава укупну сложеност нашег рачунарског окружења. Ова сложеност поставља два изазова. Прво, постоји изазов дизајна стварања стабилне и скалабилне архитектуре која би олакшала извршавање послова који захтевају рачунарство са више уређаја.

Друго, постоји изазов стварног обављања ових послова на ефикасан, оптимизован и поновљив начин. Другим речима, не само да морамо да дизајнирамо архитектуре са више уређаја, већ морамо и да организујемо рачунарство између њих.

Размишљање о стварима на овај начин нам омогућава да брзо разумемо зашто постоји квантни стек. Квантни стек је стек који укључује квантне рачунарске уређаје – који су хибридизовани ван капије.

Архитектура стека нужно укључује комбинацију класичних и квантних рачунарских уређаја. Чак и данас у оквиру једног квантног алгоритма, рачунање се дели између класичних и квантних процесора.

Архитектура квантног стека одражава сложеност .

Ова сложеност је додатно отежана чињеницом да ће, попут приступа снажним ГПУ-овима или ХПЦ ресурсима у другим архитектурама, приступ квантним уређајима сада и у будућности бити удаљен.

У исто време, организације које експериментишу са квантним могућностима такође ће се у великој мери ослањати на сопствена локална и приватна средства у облаку у настојању да заштите свој ИП у развоју.

Квантни хардвер и софтвер настављају да се развијају.

Пошто и квантни хардвер и софтвер настављају да се развијају, архитектура квантног стека и оркестрација његових компоненти морају омогућити одређени ниво „могућности замене“.

Односно, квантна архитектура би требало да олакша ниво флексибилности, омогућавајући организацијама да експериментишу са новим технологијама и новим начинима да их оркестрирају без да буду закључане у једно решење. Ова стална потреба за прилагодљивошћу се предвиђа нагласком на интероперабилности у дизајну квантних технологија.

Хибридна природа квантног стека

Поред описа неких јединствених карактеристика хибридних квантних архитектура, надамо се да ћемо разјаснити неколико ствари. Прво, хибридна природа квантних стекова одражава шири хибридни тренд који видимо у архитектурама које укључују низ егзотичних рачунарских уређаја.

Друго, инхерентна разлика између квантних уређаја и читавог спектра класичних уређаја значи да не би требало да заменимо квантне класичним. Уместо тога, требало би да посматрамо квантне уређаје као алате за решавање сопствених проблема.

Коначно, сложеност својствена хибридним архитектурама захтева алате за оркестрацију који поједностављују и оптимизују њихове перформансе.

Класична против кванта: релативна снага

Класични и квантни уређаји имају релативну снагу, која барем делимично одражава њихов релативни ниво зрелости. Најранији механички рачунарски уређаји датирају из средине 1800-их, са првим програмабилним рачунарима.

појавивши се средином 1930-их. Од тада, класични рачунари су се стално развијали, углавном брзином Муровог закона. Данас обављају невероватан низ задатака, све до и укључујући симулацију квантних уређаја.

Квантно рачунарство у 20. веку

С друге стране, квантно рачунарство је у потпуности производ 20. века. Теорија квантне физике се консолидовала тек 1920-их, а Ричард Фајнман није предложио оригиналну идеју за квантни рачунарски уређај све до 1982. године.

Имајући то у виду, технологија квантне обраде достиже критичну тачку у којој ће ускоро надмашити класичне уређаје у одређеним сценаријима. .

Квантни уређаји — експоненцијално моћнији

Како квантни уређаји настављају да се побољшавају, они ће постајати све моћнији од најнапреднијих класичних уређаја за одређене задатке. Разлог за то лежи у самој сржи квантног рачунарства.

Док се класични уређаји ослањају на бинарне битове, који могу имати вредност од један или нула, квантни уређаји се ослањају на кубите који могу постојати у линеарној комбинацији оба стања одједном.

Leave a Comment