Дослідники з Колумбійського університету у США презентували революційну обчислювальну систему, яка дозволяє одночасний запуск кількох програм на квантовому комп’ютері. Іноваційна технологія отримала назву HyperQ та базується на ідеї віртуалізації ресурсів, подібно до того, як це реалізовано у хмарних сервісах для класичних комп’ютерів.
Про це розповідає ProIT
Особливості роботи HyperQ та переваги віртуалізації
HyperQ розподіляє фізичні ресурси квантового комп’ютера між ізольованими квантовими віртуальними машинами, керуючи навантаженням за допомогою спеціального віртуального планувальника. Такий підхід дозволяє декільком користувачам виконувати власні квантові програми одночасно, без необхідності очікування у черзі. За твердженням розробників, система об’єднує кілька віртуальних машин для паралельної роботи на різних комп’ютерах, що оптимізує використання квантових ресурсів і підвищує ефективність обчислень.
“HyperQ привносить хмарну віртуалізацію в квантові обчислення. Він дозволяє одній машині запускати кілька програм одночасно безперешкодно і без очікування в черзі”, — пояснює професор комп’ютерних наук у Колумбійському інженерному університеті Джейсон Ніє.
Традиційні квантові комп’ютери залишаються дорогими у розробці та обслуговуванні. Створення малогабаритної квантової системи може коштувати від 10 до 15 мільйонів доларів, не враховуючи понад 1 мільйон доларів щорічних витрат на обслуговування та додаткові витрати на розробку програмного забезпечення. Більшість таких систем підтримують лише однокористувацький режим через складність взаємодії між кубітами.
Ізоляція кубітів і масштабування обчислень
HyperQ використовує технологію буферизації: між окремими квантовими машинами створюються “буфери” з неактивних кубітів, що ефективно усуває перешкоди, які виникають через “шум” у квантових сигналах. На відміну від попередніх рішень, для використання HyperQ не потрібні спеціалізовані компілятори чи попередня підготовка програм.
Головний автор проєкту Руньчжоу Тао підкреслює, що новий підхід динамічно працює з існуючими інструментами квантового програмування, що робить його гнучким і зручним для практичного застосування. HyperQ оптимізує часові інтервали виконання запитів користувачів, розподіляючи ресурси як у часі, так і у просторі, що дозволяє максимально ефективно використовувати можливості квантових пристроїв різної потужності.
Під час тестування програмного шару HyperQ на квантовій системі IBM Brisbane з 127-кубітним процесором Eagle, дослідники зафіксували суттєве скорочення середнього часу очікування користувача — у 40 разів. Тривалість виконання складних обчислювальних проєктів тепер становить не дні, а лише кілька годин. Кількість одночасно виконуваних квантових програм зросла у десять разів.