Computação quântica baseada em nuvem

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Computação quântica baseada em nuvem é a invocação de emuladores quânticos, simuladores ou processadores através da nuvem. Cada vez mais, os serviços em nuvem estão sendo vistos como o método para fornecer acesso ao processamento quântico. Os computadores quânticos alcançam sua enorme capacidade de computação ao incorporar a física quântica na potência de processamento e quando os usuários têm acesso a esses computadores quânticos através da internet, é conhecido como computação quântica dentro da nuvem.

Em 2016, a IBM conectou um pequeno computador quântico à nuvem e isso permite que programas simples sejam construídos e executados na nuvem.[1] No início de 2017, pesquisadores da Rigetti Computing demonstraram o primeiro acesso à nuvem programável usando a Python pyQuil library. Muitas pessoas, desde pesquisadores acadêmicos e professores até estudantes, já construíram programas que executam muitos algoritmos quânticos diferentes usando as ferramentas de programação. Alguns consumidores esperavam usar a computação rápida para modelar mercados financeiros ou construir sistemas de inteligência artificial mais avançados. Esses métodos permitem que pessoas fora de um laboratório profissional ou instituição experimentem e aprendam mais sobre uma tecnologia tão fenomenal.[2]

Aplicação[editar | editar código-fonte]

A computação quântica baseada em nuvem é utilizada em diversos contextos:

  • No ensino, os professores podem usar a computação quântica baseada em nuvem para ajudar seus alunos a entender melhor a mecânica quântica, além de implementar e testar algoritmos quânticos.[3][4]
  • Em pesquisa, os cientistas podem usar recursos quânticos baseados em nuvem para testar teorias de informação quântica,[5] realizar experimentos,[6] comparar arquiteturas,[7] entre outras coisas.
  • Em jogos, os desenvolvedores podem usar recursos quânticos baseados em nuvem para criar jogos quânticos e introduzir as pessoas aos conceitos quânticos.[8]
  • Em transformação digital, onde terabytes de big data estão disponíveis para processar e prever resultados futuros valiosos.
  • Usado no desenvolvimento de aplicativos quânticos baseados em nuvem para construir aplicações personalizadas para pequenas empresas.

Plataformas Existente[editar | editar código-fonte]

  • qBraid Lab por qBraid [9] é uma plataforma baseada em nuvem para computação quântica. Ele fornece ferramentas de software para pesquisadores e desenvolvedores em quântica, além de acesso a hardware quântico. qBraid fornece acesso baseado em nuvem a dispositivos IBM e Amazon Braket, incluindo IBM, Xanadu, OQC, QuEra, Amazon Braket simuladores, Rigetti e IonQ a partir de agosto de 2023. A plataforma de computação quântica em nuvem vem com um nível gratuito onde acesso ilimitado ao hardware e simulador está disponível com a compra de créditos.
  • Quandela Cloud por Quandela é o primeiro computador quântico fotônico europeu acessível pela nuvem. O computador é interfaceado usando a linguagem de script Perceval, com tutoriais e documentação disponíveis online gratuitamente.[10]
  • Xanadu Quantum Cloud pela Xanadu, que consiste em acesso baseado em nuvem a três computadores quânticos fotônicos totalmente programáveis.[11]
  • Forest pela Rigetti Computing, que consiste em um conjunto de ferramentas para computação quântica. Ele inclui uma linguagem de programação,[12] ferramentas de desenvolvimento e algoritmos de exemplo.
  • LIQUi> pela Microsoft, que é uma arquitetura de software e conjunto de ferramentas para computação quântica. Inclui uma linguagem de programação, exemplos de algoritmos de otimização e agendamento, e simuladores quânticos.
  • IBM Q Experience pela IBM,[13] fornecendo acesso ao hardware quântico, bem como simuladores de HPC. Estes podem ser acessados programaticamente usando o framework Python-baseado Qiskit, ou via interface gráfica com a IBM Q Experience GUI.[14] Ambos são baseados no padrão OpenQASM para representar operações quânticas. Há também um tutorial e uma comunidade online.[15] Os simuladores e dispositivos quânticos atualmente disponíveis são:
    • Vários processadores de qubit transmon.[16] Aqueles com 5 e 16 qubits são acessíveis ao público. Dispositivos de até 65 qubits estão disponíveis através da Rede IBM Q.[17]
    • Um simulador baseado em nuvem de 32 qubits. Software para simuladores hospedados localmente também é fornecido como parte do Qiskit.
  • Quantum in the Cloud pela Universidade de Bristol, que consiste em um simulador quântico e um sistema quântico óptico de quatro qubits.[18]
  • Quantum Playground pela Google, que apresenta um simulador com uma interface simples, e uma linguagem de script e visualização de estado quântico em 3D.[19]
  • Quantum in the Cloud pela Universidade Tsinghua. É uma nova experiência em nuvem quântica de quatro qubits baseada em ressonância magnética nuclear-NMRCloudQ.
  • Quantum Inspire pela Qutech é a primeira plataforma na Europa a fornecer computação quântica baseada em nuvem para dois chips de hardware. Ao lado de um processador transmon de 5 qubits, o Quantum Inspire é a primeira plataforma no mundo[20] para fornecer acesso online a um processador quântico de spin de elétron de 2 qubits totalmente programável:
    • Spin-2 é um computador quântico de spin de 2 qubits, hospedando dois qubits de spin de elétron único em um ponto quântico duplo em Si purificado isotopicamente 28.
    • Starmon-5 consiste em cinco qubits transmon supercondutores em uma configuração X.
Além dos chips quânticos, a plataforma dá acesso ao QX, um backend de emulação quântica. Duas instâncias do emulador QX estão disponíveis, emulando até 26 qubits em um servidor baseado em nuvem comum e até 31 qubits usando um 'nó gordo' no Cartesius, o supercomputador nacional holandês da SurfSara. Algoritmos quânticos baseados em circuito podem ser criados por meio de uma interface gráfica do usuário ou por meio do Quantum Inspire SDK baseado em Python, fornecendo um backend para o framework projectQ, o framework Qiskit. Quantum Inspire fornece uma base de conhecimento[21] com guias do usuário e alguns algoritmos de exemplo escritos em cQASM.
  • Amazon Braket, a partir de novembro de 2022, fornece acesso a computadores quânticos construídos por IonQ, Rigetti, Xanadu, QuEra e Oxford Quantum Circuits. As máquinas da D-Wave podem ser usadas por meio do AWS Marketplace. O Braket também fornece um ambiente de desenvolvimento de algoritmos quânticos e um simulador.
  • Forge, da QC Ware, fornecendo acesso ao hardware da D-Wave, bem como aos simuladores do Google e da IBM. A plataforma oferece um teste gratuito de 30 dias, incluindo um minuto de tempo de computação quântica.[22]

Referências

  1. ↑ «IBM Q Experience». quantumexperience.ng.bluemix.net. Consultado em 8 de maio de 2019. Cópia arquivada em 14 de junho de 2019 
  2. ↑ Chen, Xi; Cheng, Bin; Li, Zhaokai; Nie, Xinfang; Yu, Nengkun; Yung, Man-Hong; Peng, Xinhua (2018). «Experimental Cryptographic Verification for Near-Term Quantum Cloud Computing». arXiv:1808.07375Acessível livremente [quant-ph] 
  3. ↑ «Undergraduates on a cloud using IBM Quantum Experience». 9 Junho 2016 
  4. ↑ Fedortchenko, Serguei (8 Julho 2016). «A quantum teleportation experiment for undergraduate students». arXiv:1607.02398Acessível livremente [quant-ph] 
  5. ↑ Alsina, Daniel; Latorre, José Ignacio (11 Julho 2016). «Experimental test of Mermin inequalities on a five-qubit quantum computer». Physical Review A. 94 (1): 012314. Bibcode:2016PhRvA..94a2314A. arXiv:1605.04220Acessível livremente. doi:10.1103/PhysRevA.94.012314 
  6. ↑ Devitt, Simon J. (29 Setembro 2016). «Performing quantum computing experiments in the cloud». Physical Review A. 94 (3): 032329. Bibcode:2016PhRvA..94c2329D. arXiv:1605.05709Acessível livremente. doi:10.1103/PhysRevA.94.032329 
  7. ↑ Linke, Norbert M.; Maslov, Dmitri; Roetteler, Martin; Debnath, Shantanu; Figgatt, Caroline; Landsman, Kevin A.; Wright, Kenneth; Monroe, Christopher (28 Março 2017). «Experimental comparison of two quantum computing architectures». Proceedings of the National Academy of Sciences (em inglês). 114 (13): 3305–3310. Bibcode:2017PNAS..114.3305L. ISSN 0027-8424. PMC 5380037Acessível livremente. PMID 28325879. arXiv:1702.01852Acessível livremente. doi:10.1073/pnas.1618020114Acessível livremente 
  8. ↑ Wootton, James (12 Março 2017). «Why we need to make quantum games». Medium 
  9. ↑ qbraid.com
  10. ↑ Heurtel, Nicolas; Fyrillas, Andreas; de Gliniasty, Grégoire; Le Bihan, Raphaël; Malherbe, Sébastien; Pailhas, Marceau; Bertasi, Eric; Bourdoncle, Boris; Emeriau, Pierre-Emmanuel; Mezher, Rawad; Music, Luka; Belabas, Nadia; Valiron, Benoît; Senellart, Pascale; Mansfield, Shane; Senellart, Jean (Fevereiro 21, 2023). «Perceval: A Software Platform for Discrete Variable Photonic Quantum Computing». Quantum. 7: 931. Bibcode:2023Quant...7..931H. arXiv:2204.00602Acessível livremente. doi:10.22331/q-2023-02-21-931 
  11. ↑ Choi, Charles Q. (9 Setembro 2020). «First Photonic Quantum Computer on the Cloud». IEEE Spectrum 
  12. ↑ Smith, Robert S.; Curtis, Michael J.; Zeng, William J. (10 de agosto de 2016). «A Practical Quantum Instruction Set Architecture». arXiv:1608.03355Acessível livremente [quant-ph] 
  13. ↑ «IBM Q Homepage». 2 Abril 2009 
  14. ↑ «IBM Quantum Experience». 2 Abril 2009 
  15. ↑ «IBM Q Experience tutorial» 
  16. ↑ «Quantum devices and simulators». 2 Abril 2009 
  17. ↑ «IBM Q Network». 2 Abril 2009 
  18. ↑ «Quantum in the Cloud». bristol.ac.uk. Consultado em 20 de julho de 2017 
  19. ↑ «Quantum Computing Playground». quantumplayground.net. Consultado em 20 de julho de 2017 
  20. ↑ «QuTech Announces Quantum Inspire, Europe's First Public Quantum Computing Platform». quantumcomputingreport.com. 22 Abril 2020. Consultado em 5 de maio de 2020 
  21. ↑ «The basics of Quantum Computing». Quantum Inspire. Consultado em 15 Nov 2018 
  22. ↑ Lardinois, Frederic. «QC Ware Forge will give developers access to quantum hardware and simulators across vendors». TechCrunch. Consultado em 29 Outubro 2019 

Ligações externas[editar | editar código-fonte]

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