华尔街:现在是时候投入量子计算了

我们应该开始探索量子计算吗?去年年初,在Tabor Communications召开的华尔街高性能计算和人工智能会议上,一个分析师小组表示,答案是肯定的。

毫无疑问,量子计算的前景仍然不明朗。然而在过去的大约五年里,量子计算的各个方面几乎都在飞速发展。目前,至少有一个1000多量子比特的系统正在接近用户访问,另一个也很快完成。在 “量子堆栈 “的上下两端,软件产品也在不断涌现,尽管还很不完善。最令人欣喜的是,从最初的几项 POC 用例探索,到现在已发展成为许多领域的一起努力。

我们还在等什么?在取得惊人进步的同时,也存在着非常棘手的技术问题。其中,纠错/缓解问题居首位。另一个是有效的量子网络。需要选择的量子比特类型太多(至少目前是这样)。规模问题–预计实际量子计算可能需要数百万量子比特。这些都不是小挑战。为什么要费心解决呢?

也许最好的理由是别无选择。围绕实现实用量子计算的激烈地缘政治竞争——包括美国、英国、欧盟和中国的大手笔投资——就是具体证据。

Hyperion Research的首席量子观察员Bob Sorensen重点谈到了量子急于融入原本停滞不前的HPC(高性能计算(硬件))领域的问题。

“在HPC领域,性能提升的轨迹正在趋于平缓,这已经不是什么秘密了,我们已经到达了一些终点,摩尔定律的终点、在芯片上封装更多晶体管的能力、Dennard Scaling(你只能在芯片上投入这么多能量)、光刻能力耗尽的概念。Sorensen说:“我们现在采用的是亚纳米线宽光刻技术,全世界只有一家公司生产先进的光刻组件,即荷兰的 ASML 公司,而这两家公司只能提供两家真正有实力的硅代工厂来生产高性能计算领域所需的先进芯片–台积电和三星。

“所以,HPC性能的提升轨迹正在下降,量子计算的出现恰逢其时。这意味着如果想继续先进计算之旅,就必须寻找下一件大事。量子的有趣之处在于,它的潜力是最有吸引力的,而且它的发展轨迹与经典 HPC 目前的发展轨迹不同。这才是真正的希望所在。因此,如果想入门,就必须做几件事。

“我们认为,量子技术本身并不是一种新的计算能力。它更多地是为了加速高性能计算领域一直在处理的最复杂、最先进的工作负载。因此,我们将其视为 “加速先进计算机遇 “方面的又一个转折点。我们的出发点是研究最复杂、最棘手的计算问题。

这是一场引人入胜的讨论,Tabor已经存档了完整的视频。重点不是在奇异的量子技术上——虽然重要,但对我们大多数人来说不容易接触到——而是如何以及为什么开始探索它们。

Quantum Computing

小组成员包括:IDC首席量子分析师、IDC基础设施系统、平台和技术部研究经理Heather West;Hyperion研究部高级副总裁兼首席量子分析师Sorensen;Vizias首席执行官、戴尔科技公司前高管、德克萨斯高级计算中心创始人Jay Boisseau。HPCwire 编辑约翰-拉塞尔(John Russell)主持了会议。

West展示了几张幻灯片,很好地描绘了新兴的量子信息科学市场,然后小组讨论了为什么现在是合适的时机,并提供了如何做到这一点的建议。他们的核心观点是:量子技术正在快速发展;通过 AWS Braket 和 Strangeworks 等网络平台,获取工具和 QPU 相当容易,而且成本低廉;如果现在不参与其中,很可能会延缓以后的发展。

这里只是小组成员的一些评论。让我们从West展示的几张幻灯片开始,描绘了量子的发展。她在视频中展示了完整的幻灯片。

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West指出,量子预测是动态的,条件可以迅速变化,而 IDC 会随着变化的影响变得更加清晰而将其纳入预测。例如,IDC 根据变化将总支出从 2027 年的 86 亿美元缩减到 76 亿美元。尽管有这些变化,但量子支出计划在 IT 预算中所占的比例仍在大幅增长。

“在过去的20年里,我们看到【量子计算】从学术成就转变为现在可以用于小规模实验的小规模系统。希望在未来几年内,我们能看到利用错误纠正和缓解技术,以及稍微扩展规模,以提供一些短期优势的系统,”West说。

IDC 对量子细分市场做了很好的分析。在谈到量子硬件开发商的激增时,她说:“我们把它们分为两类,一类是硬件开发商,另一类是硬件供应商。两者之间的区别在于,硬件供应商已经发展到能够以溢价收费的方式提供系统和服务访问权的地步,这样像你们这样的组织就能够使用它们,利用它们进行一些实验、用例识别等。(见下文幻灯片)

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回顾过去,Sorensen和Boisseau回忆起采用下一代HPC系统的高成本。

Sorensen说,“量子现在最神奇的地方在于低门槛。在以前,如果你想得到一个HPC,Jay知道这一点,你必须投入2500万美元来引进一台Cray。你必须雇佣25个人,他们住在地下室里。他们从不出门,一直在编写代码,他们说一种你不懂的语言,你必须支付他们很多钱来做这件事。进入HPC的门槛很高。

“量子的门槛是,你坐下来,进入AWS或Strangeworks。选择你选择的云访问模型,花几块钱注册,再找几个刚从量子化学或其他专业毕业的新员工,然后你就可以去玩了,然后你就会知道该如何运作。因此,进入量子领域的门槛非常高。我以前就说过,我还要再说一遍,如果不是因为有了云接入,我们所有人都不会坐在这里对量子隐约感兴趣;这才是真正的兴趣所在。”

Vizias的CEO Boisseau也有类似的看法。“你不必选择合作伙伴。你不必做出这样的决定。事实上,我认为现在做这个决定会很糟糕。你可以去找任何一家基于 CSP 的基础设施提供商(拥有量子网关),然后说我想在 D-Wave 系统上运行这个任务,我想在 IonQ 上运行这个任务,我想在 Rigetti Systems 上运行这个任务,而且可以做得相当无缝,“他说。

“有趣的是,作为一个电气工程师,我倾向于非常务实地看待事情,现在运行的很多软件都是所谓的硬件不可知的,这意味着你可以在任何(量子)硬件上运行它。但现在,自由探索才是最重要的,”Boisseau说。

当然,广泛的小组讨论还有更多内容,包括选择正确问题的建议,以及对一篇论文的简要讨论,该论文是去年春天由微软的Matthias Troyer和他的同事们发表的(Disangling Hype from Practicality: On Realistically Achieving Quantum Advantage)。微软正在坚定地追逐量子!

West指出,“并不是每个人都那么乐观,有些人仍然因为成本、系统成熟度或不成熟以及它是否真的与他们愿意解决的问题相关而对采用量子计算持谨慎态度。然而,对于那些企业来说,他们确实应该开始注意了,因为量子时代正在迅速到来,其速度可能比想象的还要快。。我们仍然需要把它放在一个小背景中:快速接近并能够提供近期优势,这可能是五到七年后的事情。因此,“快 “不会是在未来六个月内。也不会是明年,而是比之前认为的十几年、几十年更快。”