Microsoft Azure Квантовый
| Разработчик(и) | Майкрософт |
|---|---|
| Первоначальный выпуск | 1 февраля 2021 г. [1] (2021-02-01) |
Microsoft Azure Quantum — это общедоступная облачная квантовая вычислительная платформа, разработанная корпорацией Microsoft , которая предлагает квантовое оборудование, программное обеспечение и решения для разработчиков, позволяющие им создавать квантовые приложения. [1] [2] Она поддерживает различные архитектуры квантового оборудования от партнеров, включая Quantinuum , IonQ и Atom Computing. [3] Для запуска приложений на облачной платформе компания Microsoft разработала квантовый язык программирования Q# . [4]
Azure Quantum также включает платформу для научных исследований, Azure Quantum Elements . Она использует искусственный интеллект , высокопроизводительные вычисления и квантовые процессоры для запуска молекулярных симуляций и расчетов в вычислительной химии и материаловедении. [5]
Azure Quantum был впервые анонсирован на конференции Microsoft Ignite в 2019 году. [6] Платформа была открыта для публичного ознакомления в 2021 году, [1] а Azure Quantum Elements был запущен в 2023 году. [5]
Аппаратное обеспечение
В дополнение к своим партнерам по оборудованию на платформе, Microsoft разрабатывает топологический квантовый компьютер с кубитами , которые изначально устойчивы к ошибкам. Подход основан на квазичастицах Майораны , которые действуют как собственные античастицы и имеют заряд и энергию, равные нулю, что делает кубиты более устойчивыми к возмущениям. [7] [8]
В 2023 году исследователи Azure Quantum обнаружили доказательства, согласующиеся с созданием и управлением квазичастицами Майораны для топологических квантовых вычислений. [8] [9]
Microsoft также представила три уровня реализации квантовых вычислений: фундаментальный ( шумные кубиты промежуточного масштаба ), устойчивый (надежные логические кубиты) и масштабируемый (квантовые суперкомпьютеры). [7] [10]
В 2024 году Microsoft применила систему виртуализации кубитов к квантовому компьютеру Quantinuum с захваченными ионами, чтобы создать 12 логических кубитов, самых надежных логических кубитов из когда-либо зарегистрированных. [11] Работа основывалась на предыдущей демонстрации, которая достигла показателей ошибок в 800 раз лучше, чем достижение того же квантового компьютера без виртуализации. [11] [12]
Microsoft и Photonic также выполнили телепортированный вентиль CNOT между кубитами, физически разделенными на 40 метров. Работа подтвердила удаленную квантовую запутанность между T-центрами — требование для квантовой связи на больших расстояниях. [13]
Программное обеспечение
Для квантовых приложений Azure Quantum разработала Q# (произносится: Q Sharp), квантовый язык программирования и комплект разработки программного обеспечения с открытым исходным кодом для разработки и моделирования квантовых алгоритмов. [1]
Azure Quantum Resource Estimator оценивает ресурсы, необходимые для выполнения заданного квантового алгоритма на отказоустойчивом квантовом компьютере. [14]
В 2023 году в Azure Quantum Elements был добавлен Microsoft Copilot — инструмент для создания больших языковых моделей на основе GPT-4 , позволяющий запрашивать и визуализировать данные, писать код и инициировать моделирование. [7]
В том же году Microsoft разработала квантовое промежуточное представление (QIR) из LLVM в качестве общего интерфейса между языками программирования и целевыми квантовыми процессорами. [15]
Microsoft также разработала эффективные алгоритмические методы для выполнения более быстрых шагов Trotter с меньшей сложностью вентилей, что позволяет проводить эффективное квантовое моделирование, которое сокращает требуемые квантовые аппаратные ресурсы. [16]
Квантовые элементы Azure
Платформа Azure Quantum Elements объединяет искусственный интеллект (ИИ) и традиционные высокопроизводительные вычисления с квантовыми инструментами для материаловедения, химии и фармацевтических исследований. [17] Платформа использует основанные на физике модели ИИ и передовые алгоритмы для обработки сложных исследовательских данных и получения выводов. [18]
В январе 2024 года Microsoft и Pacific Northwest National Laboratory использовали ИИ и HPC для моделирования и скрининга 32 миллионов новых материалов-кандидатов с целью разработки более эффективного материала для перезаряжаемых батарей. Совместный проект сгенерировал новые материалы-кандидаты, а затем провел среди них гиперускоренный поиск, чтобы найти единственного подходящего кандидата, который потенциально мог бы заменить литий-ионный. [19]
В июле 2024 года Microsoft выпустила инструмент Generative Chemistry для Azure Quantum Elements, который использует генеративный ИИ для определения правильных молекул для использования в конкретном приложении. Microsoft также выпустила инструмент Accelerated Density Functional Theory для моделирования моделирования электронной структуры молекулы с использованием теории функционала плотности (DFT). [20]
Microsoft также использовала два логических кубита, интегрированных с ИИ и облачными высокопроизводительными вычислениями, для решения практической химической задачи. [21] По словам Microsoft, это исследование каталитических реакций, производящих хиральные молекулы, представляет собой первый случай, когда система HPC, ИИ и квантовое вычислительное оборудование были развернуты вместе для решения конкретной научной задачи. [21]
В фармацевтике платформа Azure Quantum Elements и HPC была интегрирована с вычислительной и лабораторной биологической информацией 1910 Gentetics, лабораторной автоматизацией на основе робототехники и многомодальными моделями ИИ для разработки лекарств. [22]
Ссылки
- ^ abcd Лепренс-Ринге, Дафна (1 февраля 2021 г.). «Планы Microsoft по квантовым облачным вычислениям делают еще один большой шаг вперед». ZDNet . Получено 27 августа 2024 г.
- ^ Джиллис, Александр. «Что такое Azure Quantum?». Tech Target . Получено 26 июня 2024 г.
- ^ Келли, Александра (10 сентября 2024 г.). «Microsoft представляет новое гибридное решение для квантовых вычислений в Azure». Nextgov . Получено 17 октября 2024 г.
- ^ Бойл, Алан (4 ноября 2023 г.). «Генеральный директор Microsoft заявил, что Azure Quantum решит большие проблемы в области вычислений». Geekwire . Получено 17 октября 2024 г.
- ^ ab Buntz, Brian (18 июля 2023 г.). «Microsoft делает ставку на Azure Quantum, чтобы ускорить научные открытия». Drug Discovery and Development . Получено 17 октября 2024 г.
- ^ Лардинойс, Фредерик (19 мая 2020 г.). «Платформа квантовых вычислений Microsoft сейчас находится в стадии ограниченного предварительного просмотра». TechCrunch . Получено 17 октября 2024 г.
- ^ abc Рассел, Джон (22 июня 2023 г.). «Microsoft представляет Azure Quantum Elements и Azure Quantum Copilot LLM». HPCwire . Получено 27 августа 2024 г.
- ^ ab Padavic-Callghan, Karmela (21 июня 2023 г.). «Microsoft заявляет, что ее странная новая частица может улучшить квантовые компьютеры». New Scientist . Получено 27 августа 2024 г.
- ^ Aghaee, Morteza (21 июня 2023 г.). «Гибридные устройства InAs-Al, проходящие протокол топологического зазора». Physical Review B . 107 (24): 245423. arXiv : 2207.02472 . doi :10.1103/PhysRevB.107.245423 . Получено 31 октября 2024 г.
- ^ Финке, Дуг; Шоу, Дэвид (21 сентября 2023 г.). «Глубокое погружение в топологическую дорожную карту квантового компьютера Microsoft». Отчет о квантовых вычислениях . Получено 26 июня 2024 г.
- ^ ab Смит-Гудсон, Пол (2 октября 2024 г.). «Microsoft Azure Quantum: ускорение открытий в квантовую эпоху». Forbes . Получено 06.11.2024 .
- ^ Йирка, Боб (5 апреля 2024 г.). «Квантовый компьютер Quantinum, использующий «логические квантовые биты» Microsoft, выполняет 14 000 экспериментов без ошибок». Phys.org . Получено 06.11.2024 .
- ^ Финке, Дуг (30 мая 2024 г.). «Photonic Inc. демонстрирует распределенную запутанность между двумя модулями, разделенными 40 метрами волокна». Отчет о квантовых вычислениях . Получено 06.11.2024 .
- ^ Свэйн, Мэтт (29 июня 2024 г.). «Оценщик квантовых ресурсов Azure: подробный взгляд на важный квантовый инструмент». The Quantum Insider . Получено 26 июня 2024 г.
- ^ Крилл, Пол (29 сентября 2020 г.). «Microsoft использует LLVM для квантовых вычислений». InfoWorld . Получено 25 июля 2024 г.
- ^ Low, Guang Hao; Su, Yuan; Tong, Yu; Minh, Tran (9 мая 2023 г.). «Сложность реализации шагов Trotter». Physical Review X Quantum . 4 (2): 020323. arXiv : 2211.09133 . doi :10.1103/PRXQuantum.4.020323 . Получено 31 октября 2024 г.
- ^ Финке, Дуг (22 июня 2024 г.). «Microsoft объявляет о дополнительных возможностях для квантовых элементов Azure для исследований в области химии и материаловедения». Отчет о квантовых вычислениях . Получено 17 октября 2024 г.
- ^ Келли, Александра (21 октября 2024 г.). «Microsoft и Pacific Northwest National Laboratory внедряют ИИ в исследования квантовой химии». Nextgov . Получено 13 ноября 2024 г.
- ^ Смит-Гудсон, Пол (25 января 2024 г.). «Microsoft использует ИИ и HPC для анализа 32 миллионов новых материалов». Forbes . Получено 13 ноября 2024 г.
- ^ «Microsoft предоставляет новые инструменты ученым-химикам». Fierce Electronics . 8 июля 2024 г. Получено 17 октября 2024 г.
- ^ ab Ahlgren, Linnea (10 сентября 2024 г.). «Microsoft, Quantinum объединяют HPC, AI и квантовые технологии для решения реальных химических проблем». The Next Web . Получено 13 ноября 2024 г.
- ^ "1910 Genetics и Microsoft объединяются для расширения фармацевтических НИОКР". Фармацевтические технологии . 1 марта 2024 г. Получено 13 ноября 2024 г.
