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IBM IBM兌現(xiàn)技術(shù)承諾：量子工作負(fù)載提速120倍

IBM近日在其博客上稱：經(jīng)過一系列的改進(jìn)，IBM研究團(tuán)隊(duì)“超額完成”其將量子工作負(fù)載的速度提升100倍的承諾，成功將分子模擬的速度提升了120倍，其中包括使用Qiskit Runtime在云端運(yùn)行量子程序 。
IBM希望此次提速能使更多的開發(fā)人員在化學(xué)及其他領(lǐng)域中嘗試量子應(yīng)用實(shí)驗(yàn)；并且，IBM致力于尋求實(shí)用的量子計(jì)算用例，并將其交付給盡可能多的開發(fā)人員 。
IBM IBM兌現(xiàn)技術(shù)承諾：量子工作負(fù)載提速120倍
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以下為博客全文：
我們很高興地宣布，通過一系列改進(jìn)，研究團(tuán)隊(duì)成功將模擬分子的速度提升了120倍，其中包括使用Qiskit Runtime在云端運(yùn)行量子程序 。
去年秋天，我們發(fā)布了量子技術(shù)路線圖并做出承諾，將量子工作負(fù)載的速度提升100倍 。今天，我們很高興地宣布，我們不僅實(shí)現(xiàn)了這一目標(biāo)，而且還是“超額完成” 。通過一系列改進(jìn)，研究團(tuán)隊(duì)成功將模擬分子的速度提升了120倍，其中包括使用Qiskit Runtime在云端運(yùn)行量子程序 。
到目前為止，我們主要關(guān)注在IBM 量子系統(tǒng)上執(zhí)行量子電路或量子操作序列 。然而，實(shí)際應(yīng)用也需要大量的經(jīng)典計(jì)算 。我們使用 “量子程序”一詞來描述量子電路和經(jīng)典處理的混合體 。一些量子程序在量子和經(jīng)典之間具有數(shù)千甚至數(shù)百萬次的互動(dòng) 。因此，構(gòu)建一個(gè)能夠本地加速的量子程序至關(guān)重要，而不只是關(guān)注量子線路 。為執(zhí)行量子程序而構(gòu)建的系統(tǒng)需要具有更大的有效容量，并且需要對(duì)整個(gè)堆棧進(jìn)行改進(jìn)，包括云服務(wù)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)軟件、控制硬件，甚至量子硬件 。
早在2017年，IBM研究團(tuán)隊(duì)就證明了量子計(jì)算機(jī)可以模擬氫化鋰分子（LiH）的行為 。我們希望將來，量子計(jì)算機(jī)能夠解決的各種應(yīng)用的預(yù)覽 。然而，使用當(dāng)今的量子計(jì)算服務(wù)對(duì)氫化鋰分子（LiH）建模需要45天，因?yàn)殡娐吩诮?jīng)典處理器和量子處理器之間來回傳遞，從而導(dǎo)致大量延遲 。
而現(xiàn)在，我們可以在9個(gè)小時(shí)內(nèi)解決同樣的問題，速度提高了120倍 。
IBM IBM兌現(xiàn)技術(shù)承諾：量子工作負(fù)載提速120倍
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這一成果經(jīng)過了許多次改進(jìn)：算法上的改進(jìn)使得出最終答案所需的算法迭代次數(shù)減少了2到10倍；系統(tǒng)軟件的改進(jìn)使每次迭代的時(shí)間快了17秒；處理器性能的改進(jìn)使算法每次迭代所需的運(yùn)行次數(shù)或是重復(fù)線路運(yùn)行的次數(shù)減少了10；最后，控制系統(tǒng)的改進(jìn)，如更好的讀出和量子位重置性能，使每次工作執(zhí)行（即幾十個(gè)線路的執(zhí)行）時(shí)間從1,000微秒減少到70微秒 。
引入“Qiskit Runtime——一種用于量子計(jì)算機(jī)的容器化服務(wù)”也提供了不少助力 。當(dāng)代碼在用戶的設(shè)備和基于云的量子計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行傳遞時(shí)，開發(fā)人員可以在Qiskit Runtime執(zhí)行環(huán)境中運(yùn)行他們的程序，IBM混合云將在該環(huán)境中為其處理該項(xiàng)工作，而不是等待代碼傳遞過程中出現(xiàn)的延遲 。新的軟件體系結(jié)構(gòu)和OpenShift Operators運(yùn)算符使我們能夠最大化的利用計(jì)算時(shí)間，并最小化等待時(shí)間 。
我們希望此次加速能使更多的開發(fā)人員在化學(xué)及其他領(lǐng)域中嘗試量子應(yīng)用實(shí)驗(yàn) 。例如，用戶可以通過Qiskit Runtime嘗試我們新的量子內(nèi)核對(duì)齊算法（quantum kernel alignment algorithm），該算法用于查詢執(zhí)行機(jī)器學(xué)習(xí)任務(wù)的最佳量子核 。我們最近通過該算法證明，量子計(jì)算機(jī)在機(jī)器學(xué)習(xí)的監(jiān)督方面的速度要比經(jīng)典計(jì)算機(jī)快很多 。
IBM量子團(tuán)隊(duì)致力于尋求實(shí)用的量子計(jì)算用例，并將其交付給盡可能多的開發(fā)人員 。我們希望Qiskit Runtime使世界各地的用戶能夠充分利用計(jì)劃于今年推出的127量子位的Quantum Eagle處理器或計(jì)劃于2023年推出的1121量子位的 Condor處理器 。
【IBM|IBM兌現(xiàn)技術(shù)承諾：量子工作負(fù)載提速120倍】Qiskit Runtime目前正在對(duì)IBM Quantum Network的某些成員進(jìn)行Beta測(cè)試 。

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