Klassisella binäärilogiikalla ei voida ratkaista monia ongelmia, jotka kohtaavat ihmiskuntaa. Tutkijoiden mukaan ratkaisu löytyy kvanttitietokoneista, joilla voidaan laskea suuri määrä laskutoimituksia paljon nopeammin kuin klassisilla tietokoneilla. IBM:n tavoitteena on tuoda kvanttilaskenta jokaisen kehittäjän käyttöön kolmessa vuodessa.
IBM esitteli viikko sitten omaa kvanttilaskennan ohjelmistokehityksen roadmappiaan. Sen taustalla on kvanttikoneiden roadmap, jonka mukaan IBM:llä on vuonna 2023 käytössään yli tuhannen kubitin kvanttitietokone. Tällä hetkellä IBM:n tehokkain kvanttiprosessori on 65 kubitin Hummingbird, vuoden 2023 kohdalla roadmapissa lukee 1121 kubitin Condor.
Rauta ei kuitenkaan riitä. IBM:n kvanttitutkimuksen johtaja Jay Gambettan mukaan tavoitteena on saada kvanttilaskenta jokaisen maailman noin 12 miljoonan kehittäjän käyttöön. Tämä tarkoittaa, että laskentaresursseja pitää voida kutsua kehittäjän käytössä olevista työkaluista muutamalla koodirivillä.
Tämä tavoite on äärimmäisen kunnianhimoinen. – Tavoite on, ettei kehittäjien tarvitse opiskella uusia työkaluja ja että he voivat jopa käyttää olemassa olevaa koodia. Heidän tarvitsee vain muutamalla rivillä koodia kutsua kvanttirajapintaa ja sitä kautta pilvipalvelussa pyörivää resurssia, Gambetta visioi.
Tämä ns. kitkaton (frictionless) kehitys tapahtuu alhaalta-ylös, kernelistä algoritmien kautta malleihin, joita kvanttilaskennassa ajetaan pilvipalvelussa. Ja kaikki tapahtuu avoimen ekosysteemin sisällä.
Gambetta muistuttaa, että klassisissa tietokoneissa kesti 60 vuotta päästä yksittäisten logiikkaporttien ohjelmoinnista pilvipalvelujen käyttöön. – Kvanttilaskennassa meidän täytyy käydä samassa prosessi kolmessa vuodessa.
Matka tavoitteen toteutumiseen on pitkä. Tällä hetkellä IBM:n rajapinta antaa käyttäjän luoda objektin, joka määrittelee kvanttikäskyn, joka lähetetään kvanttitietokoneen prosessorille. – Tämä riittää yksinkertaisille piireille ja prosesseille, mutta tavoite on ajaa monia prosessoreja paljon nopeammin.
Tätä silmällä pitäen IBM aikoo jo tänä vuonna esitellä uuden Qiskit-ajoympäristön, joka mahdollistaa 100 kertaa nopeammin toimivat kvanttiohjelmat. Ohjelmia ajetaan fyysisesti kvanttikoneen lähellä, minkä ansiosta aiemmin päiviä kestäneet tehtävät voidaan prosessoida muutamassa tunnissa.
Vuonna 2022 IBM kaavailee julkistavansa dynaamiset kvanttiohjelmistot, joiden avulla on mahdollista mitata kubittien tilaa ilman pelkoa kvanttitilan menetyksestä. Tämä mahdollistaa klassisten koneiden komentojen liittämisen osaksi kvanttiohjelmaa. – Tämä on erittäin haastava tehtävä, mutta olemme jo ottaneet lupaavia edistysaskeleita, Gambetta kertoo.
Vuosina 2023-2024 IBM haluaa tarjota kehittäjille valmiita, kvanttilaitteistolla optimoituja sovelluskohtaisia moduuleita ja ohjelmakirjastoja erilaisiin reaalimaailman käyttötapauksiin. Tämä edellyttää hyvin edistynyttä kvanttikoneiden ohjauselektroniikkaa, joka täytyy liittää saumattomasti klassiseen tehotyöasemaan.
