Luftfartsgiganten Rolls-Royce vil jobbe med kvanteberegning programvareoppstart Classiq på en hybrid tilnærming til kvanteberegning som vil øke hastigheten på testingen. Dette vil involvere deler av algoritmen som kjøres på et kvante og deler på en klassisk datamaskin. Disse metodene er usannsynlig å være en del av daglig bruk i omtrent et tiår, sa selskapet, men det er “viktig å begynne å utvikle algoritmer nå”.
Det langsiktige partnerskapet vil se Rolls-Royce ingeniører jobber med algoritmer som løser og modellerer væskedynamikk, og sikrer at de er klare til å gå når kvantemaskiner når «fordel» – stadiet når de kjører de samme ligningene raskere enn de raskeste superdatamaskinene.
Algoritmene vil dekke computational fluid dynamics (CFD), som omhandler tunge, og komplekse numeriske simuleringer av væske og gass. Det er “nøkkelen til å forbedre avansert utstyrsdesign og kan gjøre dette ved å optimalisere aerodynamikk og termodynamikk”.
En algoritme som brukes i kvanteberegning som vil bli tilpasset for å dekke væskedynamikk er HHL, som er designet for å løse et lineært sett med ligninger veldig raskt. En av de viktigste fordelene er at den kan brukes i et hybridmiljø, med utviklere som skriver kode i Python og sender instruksjoner til både klassiske og kvantemaskiner.
Ved å distribuere HHL-ligningene og bruke dem på fluiddynamikk vil de ikke-lineære delene av ligningene kunne løses av en klassisk superdatamaskin, og deretter overlevere de lineære delene til en QPU som kan utføre oppgaven betydelig raskere.
Hybrid tilnærming trolig i årevis
Leigh Lapworth, Rolls-Royces leder for kvanteberegning fortalte Tech Monitor denne hybride tilnærmingen er sannsynligvis den vanligste måten selskaper vil utnytte fordelene med kvantedatabehandling, noe som antyder at vi vil se superdataklynger utvikles med kvantebehandlingsenheter (QPUer).
“Den første bølgen vil definitivt være hybride klassiske kvantealgoritmer,” sier han, og legger til at “dette kan alltid være tilfelle med superdatamaskiner som utvikler seg sammen med kvantedatamaskiner”.
Mens mye av samtalen rundt kvanteberegning fokuserer på når kvanteoverlegenhet, i det øyeblikket kvantemaskiner konsekvent kan utkonkurrere sine klassiske motstykker, vil bli oppnådd, mener Lapworth at kvanterealitet for mange brukstilfeller vil være en hybrid tilnærming. Han bruker eksemplet med matriser med svært høye tilstandstall, “de ekle tingene vi må gjøre for å modellere ting som jetmotorer”. Han forklarer: «Det vil ikke være et eneste øyeblikk senere i dette tiåret når suksessen erklæres [for quantum computers in this area] og det er det, det vil være en hybrid prosess.»
Innhold fra våre partnere
Hvordan Rolls-Royce vil bruke kvantedatabehandling
For å komme til dette punktet hvor arbeid kan utføres på tvers av kvantemaskiner og klassiske maskiner, trengs et abstraksjonslag som forenkler skriveprosessen for kvantedatamaskiner og kan tillate én algoritme å kjøre på forskjellig maskinvare. Det er løsningen Classiq bringer til partnerskapet med Rolls-Royce, ifølge administrerende direktør og gründer Nir Minerbi.
Han sier at Classiq vil levere og generere optimaliserte kvantekretser som er maskinvareagnostiske, som vil tillate dem å bli distribuert på forskjellige kvantedatabehandlingsplattformer som utvikler seg i fremtiden.
Minerby fortalte Tech Monitor Målet er å gjøre alt så abstrakt som mulig, og forklarer at selskapet skjuler den underliggende manipulasjonen av atomene i selve kvantedatamaskinen, og skaper et system for å administrere og automatisere den prosessen så mye som mulig slik at det øverste laget kan være maskinvareuavhengig. , kjører i et hybridmiljø.
Lapworth sier at kvantedatabehandling vil spille en viktig rolle i å hjelpe Rolls-Royce med å oppnå netto-null karbon gjennom pågående forbedringer og sofistikerte designsimuleringer.
“Kvantedatamaskiners potensiale til å drastisk redusere simuleringskjøringstiden kan ikke ignoreres, og arbeidet vi gjør i dag sikrer at vi vil ha mulighetene til å dra nytte av kvantefordelene når de kommer,” sier han.
Å være klar for det punktet tar tid. Lapworth mener selskaper må investere i teknologien i dag, da det kan ta år å utvikle passende algoritmer og implementere nye måter å jobbe på og systemer i en stor organisasjon. “For et bransjesynspunkt er det når, ikke hvis,” sier han. “Når går en kvantedatamaskin raskere enn en klassisk datamaskin? Tillater det oss å gjøre design raskere?»
Han forventer at kvantemaskiner om fem til ti år vil være pålitelige nok til å gjøre seriøse evalueringer. “Det er et stort skritt å gå fra evalueringer til verktøy som ingeniører kan bruke i virksomheten,” sier han. “Å utvikle algoritmene og applikasjonene er der den virkelige verdien ligger i dag, ettersom vi holder applikasjoner og algoritmer langt lenger enn maskinvare og å gjøre dem robuste for industrielle applikasjoner tar mye lengre tid enn det tar for maskinvaren å utvikle.”
Bedrifter må utvikle kvantekompetanse
Adopsjon av kvantedatabehandling øker i industrien, med et bredt spekter av virksomheter som begynner å eksperimentere med teknologien. Tech Monitor har rapportert at bilindustrien har vært en tidlig adopter, med slike som BMW, Ford og Volkswagen setter opp kvanteprosjekter.
Classiqs Minerbi sier teamet hans har observert tre stadier av kvanteadopsjon i bedrifter så langt. “Den første er kvantearbeid,” sier han. Å bygge noen veldig, veldig innledende team som vil forstå mulighetene, kanskje ha litt praktisk erfaring med kvanteprogramvare, med kvantesky.
«Den andre fasen er det vi kaller kvanteberedskap, der du har dine egne brukssaker, du vet hvordan du kjører dem, du er kvanteuavhengig. Du trenger ikke en tjenesteleverandør for å holde deg i hånden. Du har programvarestabelen din, maskinvarestabelen din via skyen, og du er stort sett klar.”
Fase tre er ennå ikke kommet, men vil være når bedrifter er klare til å skalere opp teknologien, sier Minerbi. Han legger til at tidlige brukere av teknologien i bedriften allerede er fem år inne i sin kvantereise, men det er fortsatt mye arbeid å gjøre før virkningen av teknologien er allment følt. “JPMorgan-teamet, Daimler-teamet, Exxon Mobile-teamet, disse teamene har jobbet i fem år nå, og de akselererer bare fordi det er så mye som skal gjøres,” sier han. “Jeg tror at i løpet av de neste tre årene, [quantum computing] kommer ikke til å forandre vår verden. Det vil gi verdi til bedrifter, noe som vil være viktig.»
Han legger til: «Jeg tror at når vi har feiltolerante kvantedatamaskiner, som sannsynligvis vil bli bygget av IBM, Google og andre, kommer det til å være mot slutten av dette tiåret, og på det tidspunktet vil ting ikke være det samme. ”