Исследователи из Колумбийского университета в США представили революционную вычислительную систему, которая позволяет одновременно запускать несколько программ на квантовом компьютере. Инновационная технология получила название HyperQ и основана на идее виртуализации ресурсов, подобно тому, как это реализовано в облачных сервисах для классических компьютеров.
Об этом сообщает ProIT
Особенности работы HyperQ и преимущества виртуализации
HyperQ распределяет физические ресурсы квантового компьютера между изолированными квантовыми виртуальными машинами, управляя нагрузкой с помощью специального виртуального планировщика. Такой подход позволяет нескольким пользователям выполнять собственные квантовые программы одновременно, без необходимости ожидания в очереди. По утверждению разработчиков, система объединяет несколько виртуальных машин для параллельной работы на различных компьютерах, что оптимизирует использование квантовых ресурсов и повышает эффективность вычислений.
«HyperQ привносит облачную виртуализацию в квантовые вычисления. Он позволяет одной машине запускать несколько программ одновременно без задержек и ожидания в очереди», — объясняет профессор компьютерных наук в Колумбийском инженерном университете Джейсон Ние.
Традиционные квантовые компьютеры остаются дорогими в разработке и обслуживании. Создание малогабаритной квантовой системы может стоить от 10 до 15 миллионов долларов, не считая более 1 миллиона долларов ежегодных затрат на обслуживание и дополнительные расходы на разработку программного обеспечения. Большинство таких систем поддерживают только однопользовательский режим из-за сложности взаимодействия между кубитами.
Изоляция кубитов и масштабирование вычислений
HyperQ использует технологию буферизации: между отдельными квантовыми машинами создаются «буферы» из неактивных кубитов, что эффективно устраняет помехи, возникающие из-за «шума» в квантовых сигналах. В отличие от предыдущих решений, для использования HyperQ не требуются специализированные компиляторы или предварительная подготовка программ.
Главный автор проекта Руньчжоу Тао подчеркивает, что новый подход динамично работает с существующими инструментами квантового программирования, что делает его гибким и удобным для практического применения. HyperQ оптимизирует временные интервалы выполнения запросов пользователей, распределяя ресурсы как во времени, так и в пространстве, что позволяет максимально эффективно использовать возможности квантовых устройств различной мощности.
Во время тестирования программного слоя HyperQ на квантовой системе IBM Brisbane с 127-кубитным процессором Eagle, исследователи зафиксировали существенное сокращение среднего времени ожидания пользователя — в 40 раз. Продолжительность выполнения сложных вычислительных проектов теперь составляет не дни, а всего несколько часов. Количество одновременно выполняемых квантовых программ увеличилось в десять раз.