在量子計算領域，這還處于非常早期的階段，但是通過查看公共云服務，你不一定知道這一點。在過去的幾年里，像Amazon和Azure這樣的供應商已經推出了量子計算服務，乍一看，這些服務似乎使量子計算機的運行變得和啟動虛擬機或上傳數據一樣容易。

現實往往更加復雜。盡管這些云服務確實提供了對量子計算環境的基本訪問，但它們并不能提供量子架構可以提供的數百萬倍甚至更高的計算能力。

這是有關當前基于云的量子服務提供的基礎知識，它們如何工作以及為什么或不希望使用它們的入門知識。

量子計算的狀態

盡管科學家研究量子計算已有數十年的歷史，但由于Google去年聲稱已實現“量子至上”之類的事件，這導致了量子計算機的呼聲突然激增。該公司演示了一種量子計算機，該計算機可以在200秒內完成計算，而這在傳統的超級計算機上將花費大約10000年的時間。

但是，這并不意味著實用的量子計算時代已經到來。谷歌展示的量子計算機仍然不能做任何實際的事情。批評者還指出，盡管像Google這樣的實驗擅長成為引人注目的頭條新聞，但它們實際上并未反映出在解決量子計算領域的基本挑戰方面的實質性進步。

可以這么說，盡管在過去的幾年中量子計算已成為一個熱門話題，但現在沒有理由相信量子計算機將很快在日常使用中。

云中的量子計算服務

但是這種現實并不一定反映在公共云中，在公共云中，提供商近年來一直在爭先恐后地推出量子計算產品。

微軟在2019年發布了Azure Quantum，這是一種用于部署量子應用程序的通用云服務。亞馬遜的同類產品Braket于2020年8月正式上市。IBM同樣也在利用IBM Quantum Experience進行重大的云量子研究，該技術基于該公司在量子研究方面的投資（并支持其將量子計算轉變為賺錢的努力）。

盡管谷歌自己也在量子硬件方面進行了研究，但谷歌進入基于云計算的量子市場的舉措更為慎重。谷歌云目前還不包括通用量子計算服務，盡管該平臺自2020年3月以來已經提供了TensorFlow quantum，一個用于構建量子機器學習模型的庫。

云量子服務如何工作

能夠上傳量子軟件并像部署任何其他類型的云工作負載一樣輕松地運行它的想法無疑很吸引人。但是，到目前為止，基于云的量子服務實際上允許您執行此操作的程度是相當有限的。

到目前為止，由Azure、Microsoft和IBM等供應商提供的量子云服務可以歸結為兩種解決方案的組合。一種是使用軟件仿真器來模擬量子計算環境。這種類型的服務不會給你任何接近量子性能的東西。模擬的量子環境托管在傳統的硬件上，所以你的代碼只能像在傳統機器上運行一樣快。不過，模擬器確實允許程序員測試他們為量子計算機編寫的代碼，這可以幫助組織在量子應用程序上取得領先。

量子云服務中包含的另一種更有趣的解決方案類型是訪問實際的量子硬件。云供應商通過與開發量子機器的IonQ和D-Wave等公司的合作關系來提供此服務。使用Braket，Azure Quantum和IBM Quantum Experience等云服務，您可以通過云租用對真正的量子計算機的訪問。

最大的警告是，通過這些服務可用的量子硬件仍處于開發階段。您可以利用真正的量子硬件，但不會比傳統計算機快數千萬次。而且，您仍然將通過抽象化對底層硬件訪問的框架來部署代碼。

換句話說，不要指望很快會出現由量子硬件提供支持的EC2實例。從種種跡象來看，要通過云直接連接到真正的量子計算機還需要很多年。

云量子架構

同樣值得注意的是，通過云量子服務可用的量子架構的類型甚至沒有一致性。當前，大多數服務基于兩種類型的構建量子計算機的方法的組合。一種稱為基于門的架構，另一種稱為退火方法。

如果您想嘗試量子軟件設計，那么可以通過云服務使用不同的量子體系結構將非常有用。但是缺乏一致性也意味著即使在同一個基于云的量子平臺中，您也需要確保要運行的任何代碼都針對要使用的特定體系結構量身定制。云中的量子軟件幾乎沒有互操作性或通用兼容性。

為什么使用Quantum云服務？

盡管在公共云中運行的量子計算服務存在局限性，但這些服務確實具有真正的價值。最重要的是，它們使擁有公共云帳戶的任何人都可以輕松訪問量子環境。您無需直接與量子硬件供應商合作，也無需弄清楚如何設置自己的量子仿真環境即可使用量子軟件。

但是，在這一點上，除了玩耍之外，沒有其他理由將這些服務用于其他任何用途。他們有一天可以輕松訪問可用于生產環境的量子環境，但是這一天可能至少還有十年。在您看到有用的量子服務在云中運行之前，世界需要量子計算機能夠實際做一些有用的事情。

責任編輯：PSY