4 мая 2016 года компания IBM открыла бесплатный доступ для всех желающих к облачному сервису квантовых вычислений IBM Quantum Experience. Для работы с квантовой вычислительной платформой на своем мобильном устройстве или компьютере используется удаленный доступ при помощи публичного облака IBM Cloud.

На сегодняшний день компания предлагает мощности 18 квантовых систем своим заказчикам и различным сообществам. Более 200 тыс. пользователей, в том числе более 100 участников коммерческого проекта IBM Q Network, уже проводят фундаментальные исследования в области квантовой информатики, разрабатывают приложения для квантовых вычислений в различных отраслях промышленности и обучают будущих специалистов. На квантовых компьютерах и эмуляторах было выполнено 175 млрд. квантовых схем (визуальное представление программы в специальном редакторе Qiskit), в результате чего исследователями по всему миру было опубликовано более 200 научных статей.

В дополнение к разработке оборудования для квантовых вычислений в IBM также ведутся работы по созданию открытого программного обеспечения для этой среды. Qiskit, написанный в основном на Python, стал популярным комплектом разработки ПО для квантовых вычислений с несколькими новыми функциями, в том числе предоставленными разработчиками-членами сообщества Qiskitters.

И вот ровно четыре года спустя, в 2020 году IBM объявляет о проведении масштабного конкурса IBM Quantum Challenge, включающего четыре задачи. Являетесь ли вы членом сообщества или этот вызов станет вашим первым экспериментом в области квантовых вычислений, эти задачи помогут улучшить понимание процессов. Чтобы принять вызов, пройдите регистрацию по ссылке https://quantum-computing.ibm.com/challenges.

InfoCity попросил ответить на несколько вопросов, касающихся организации IBM Quantum Challenge, специалиста научно-исследовательской лаборатории IBM Research в Цюрихе Элизу Боймер (Elisa Bäumer).

— Какие именно задачи и почему были отобраны для IBM Quantum Challenge?

— Нами были разработаны четыре упражнения с возрастающей сложностью. В то время как первое предназначено для людей, впервые знакомящихся с квантовыми вычислениями и не требующее никакого опыта, четвертое упражнение предназначено для экспертов в этой области. Мы ожидаем, что кто-то, имеющий докторскую степень в области квантовых вычислений, сможет выполнить все упражнения в течение нескольких часов. Были отобраны разнообразные задачи, чтобы дать пользователям возможность глубже познакомиться с технологией Qiskit.

Первое упражнение ознакомит вас с основными элементами квантовой системы, такими, как понимание квантовой схемы. В этом упражнении вы узнаете, что такое кубит, как применить к нему некоторые квантовые операции и как измерить его конечное состояние. Тем самым вы создадите свои собственные квантовые программы.

Аппаратное обеспечение квантовых компьютеров очень подвержено внешним помехам. Чтобы исправить ошибки измерения на этом уровне мы представим принцип уменьшения ошибок. Цель второго упражнения — создать такую калибровочную матрицу, которую затем можно будет применить к результатам с помехами, чтобы вывести правильные результаты вычислений.

Третье упражнение IBM Quantum Experience — о BB84, протоколе криптографии, разработанном в 1984 году одним из самых известных инженеров IBM Чарльзом Беннеттом (Charles Bennett) вместе со своим коллегой Жилем Брассардом (Gilles Brassard). Целью этого протокола является создание секретного ключа между двумя сторонами (Алисой и Бобом), который затем может использоваться обеими сторонами для шифрования и дешифрования скрытого сообщения. В этом упражнении мы хотим провести вас через различные этапы протокола для создания секретного ключа, который затем можно будет использовать для расшифровки зашифрованного сообщения.

Четвертое упражнение должно озадачить даже квантовых экспертов среди вас, так что не беспокойтесь, если не сможете решить его! Известно, что вращения одного кубита и логические вентили CNOT составляют основу универсального набора квантовых вентилей. Однако до сих пор не существует эффективного алгоритма, который дал бы нам хорошую декомпозицию на элементы. Ваша задача — найти такое разложение.

— Какие возможности откроет конкурс перед участниками?

— В дополнение к цифровым значкам, этот опыт должен подготовить участников к потенциальным возможностям карьерного роста в новых областях квантовых технологий. Человечеству потребовалось более 30 лет, чтобы начать использовать возможности квантовой механики для создания квантового компьютера, и теперь они доступны бесплатно любому человеку в мире. Мы только начинаем масштабировать квантовые вычислительные системы и разрабатывать полезные приложения для них, но не сомневаюсь, что в следующие 10 лет спрос на навыки в этой области будет расти ускоряющимися темпами.

— Большое спасибо, Элиза! Надеемся, что проведение IBM Quantum Experience поможет значительно расширить ваше сообщество!

В заключение остается добавить, что компания IBM постоянно инвестирует в образование, начиная с открытия доступа к квантовым компьютерам и продолжая созданием инструментов, позволяющих любому программировать в этой среде. Кроме того, специалистами компании был создан первый тематический интерактивный учебник с открытым исходным кодом. Вы можете ознакомиться с квантовыми вычислениями в рамках видеолекций «Circuit Sessions» или на YouTube-канале Qiskit. Присоединяйтесь к конкурсу IBM Quantum Experience, чтобы строить будущее квантовых вычислений вместе с IBM!