29 de setembro de 2020

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A startup Riverlane desenvolveu um sistema operacional universal para computadores quânticos de qualquer tipo

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Hardware é muito importante, quer estejamos falando sobre sistemas de computação clássicos ou usando efeitos quânticos. Mas é apenas metade da equação. O segundo, sem o qual nenhum software aplicativo funcionará, é o sistema operacional. E se os computadores comuns têm um consenso aqui, então no campo da computação quântica, uma jovem startup Riverlane, talvez, foi a primeira a pensar sobre o conceito de um único sistema operacional universal para tais sistemas.

No mundo da computação quântica, a situação agora é semelhante à era dos primeiros PCs. Não existe um sistema operacional único, nenhuma compatibilidade, nem mesmo uma única tecnologia de hardware: diferentes desenvolvedores usam soluções diferentes, usam silício, fotônica, supercondutividade ou armadilhas de qubit iônicos. Os poucos sistemas que já são usados ​​para computação útil, por exemplo, máquinas IBM ou Google, usam seus equivalentes de SO internos, completamente escondidos dos usuários e completamente desprovidos de portabilidade para outras plataformas quânticas.

Uma jovem startup Riverlane iniciou um desafio sério – se tornar o equivalente da Microsoft no mundo da computação quântica. Sua equipe de desenvolvimento está trabalhando em um sistema operacional quântico universal chamado Deltaflow.OS. É essencialmente baseado na mesma ideia do sistema operacional clássico – em vez de trabalhar diretamente com o hardware, introduza uma camada de abstração de hardware universal (HAL), com a qual futuros desenvolvedores de software de aplicação seriam muito mais fáceis de trabalhar do que com a abordagem usada agora.

Слои абстракций в универсальной квантовой ОС Riverlane

Camadas de abstração no Riverlane Universal Quantum OS

Riverlane vai além da teoria – eles demonstraram com sucesso um protótipo do Deltaflow.OS executando com sucesso a tarefa de calcular as oscilações de Rabi (a chamada nutação óptica) em um computador quântico na Universidade de Oxford. Para sistemas quânticos, tal tarefa é análoga a “hello world” para computadores clássicos e linguagens de programação. Os resultados são anunciados como impressionantes, e Riverlane afirma com segurança que seu sistema operacional irá acelerar uma série de tarefas de computação quântica em ordens de magnitude em comparação com a abordagem, por exemplo, da IBM.

Assim, as tarefas de química computacional podem funcionar 30 vezes mais rápido em máquinas quânticas do futuro próximo – Riverlane ainda não visa sistemas em um futuro distante. E quando se trata do análogo quântico da correção de erros, um elemento crítico na construção de sistemas mais poderosos, Deltaflow.OS será capaz de aumentar o desempenho em 1000 vezes.

Результаты тестирования Delfaflow.OS на разных квантовых архитектурах. Выигрыш может составлять 2 ‒ 3 порядка

Resultados do teste Delfaflow.OS em diferentes arquiteturas quânticas. A recompensa pode ser de 2 a 3 ordens de magnitude!

O sistema em si é bastante multicamadas e usa CPUs clássicas e camadas intermediárias baseadas em FPGA. Mas ao contrário das camadas clássicas do Windows ou do Linux, essa abordagem não vai desacelerar, mas vai acelerar o trabalho do software, já que a parte quântica mais rápida do sistema será usada com muito mais eficiência. Além disso, o próprio processo de desenvolvimento de software será simplificado. Leia mais sobre isso no site da Riverlane.

Эмуляция Deltaflow.OS и процесс написания квантового ПО

Emulação Deltaflow.OS e um exemplo de escrita e depuração de software quântico

Um consórcio anteriormente fundado por Riverlane, que inclui outras startups quânticas como Oxford Quantum Circuits e grandes jogadores como a Hitachi Europe, já conseguiu garantir £ 7,6 milhões em financiamento do governo do Reino Unido. E a julgar pelos resultados apresentados, esse dinheiro não foi desperdiçado. Prevê-se a instalação do Deltaflow.OS em todos os futuros sistemas quânticos britânicos, desde que sua versatilidade o permita. A abordagem de Riverlane foi confirmada por pelo menos um desenvolvedor de hardware quântico, Oxford Ionics.

IBM Q

IBM Q

No entanto, existe outra abordagem baseada em nuvem para o problema da disponibilidade da computação quântica. Por exemplo, a Amazon introduziu o serviço Bracket, que permite desenvolver e depurar programas para as plataformas D-Wave, IonQ e Rigetti. Além disso, simuladores como o Atos Quantum Learning Machine ainda precisam ser usados ​​antes da adoção em massa.

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