Microsoft Azure Quantum
| Microsoft Azure Quantum | |
|---|---|
| Kehittäjä | Microsoft |
| Kehityshistoria | |
| Ensijulkaisu | 1. helmikuuta 2021 |
Microsoft Azure Quantum on Microsoftin kehittämä julkinen pilvipohjainen kvanttilaskenta -alusta, joka tarjoaa kvanttilaitteistoja, ohjelmistoja ja ratkaisuja kehittäjille kvanttisovellusten rakentamiseen.[1][2] Se tukee erilaisia kvanttilaitteistoarkkitehtuureja yhteistyökumppaneilta kuten Quantinuum, IonQ ja Atom Computing.[3] Microsoft on kehittänyt Q# -kvanttiohjelmointikielen suorittaakseen sovelluksia pilvialustalla.[4]
Azure Quantum sisältää tieteellisen tutkimuksen alustan, Azure Quantum Elements, joka käyttää tekoälyä, suurteholaskentaa ja kvanttiprosessoreja suorittaakseen molekyylisimulaatioita ja laskelmia laskennallisen kemian ja materiaalitieteen aloilla.[5]
Azure Quantum julkistettiin ensimmäisen kerran Microsoft Ignite -tapahtumassa vuonna 2019.[6] Alusta avattiin julkiseen esikäytön tilaan vuonna 2021.[1] Azure Quantum Elements julkaistiin vuonna 2023.[5]
Laitteisto
[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]Microsoft kehittää topologista kvanttitietokonetta, jonka kubitit tuottavat luonnostaan vähemmän virheitä. Lähestymistapa perustuu Majoranan kvasihiukkasiin (enkelihiukkanen), jotka toimivat omina antihiukkasina ja jotka eivät omaa varausta tai energiaa, tämä tekee kubiteista paremmin häiriöitä vastustavia.[7][8]
Syyskuussa 2023 Azure Quantumin tutkijat löysivät todisteita, jotka ovat Majorana-kvasihiukkasten luomisen ja hallinnan kanssa yhdenmukaisia topologisessa kvanttilaskennassa.[8][9]
Marraskuussa 2024 kubittien virtualisointijärjestelmä loi 24 lomittunutta loogista kubittia, uuden ennätyksen, neutraaliatomiprosessorilla.[10] Kyseinen työ osoitti kyvyn havaita sekä korjata virheitä laskentojen aikana, mukaan lukien ensimmäinen dokumentoitu esimerkki virheen korjauksesta kaupallisessa Atom Computingin neutraaliatomijärjestelmässä.[11]
Microsoft on myös esitellyt kvanttilaskennan kolme toteutustasoa: perustaso (kohinaiset keskikokoiset kubitit), kestävä taso (luotettavat loogiset kubitit) ja skaalaustaso (kvanttisupertietokoneet).[7][12]
Vuonna 2024 Microsoft sovelsi kubittien virtualisointijärjestelmää Quantinuumin loukkuun asetettujen ionien kvanttitietokoneessa (Trapped-ion quantum computer) luodakseen 12 loogista kubittia, jotka olivat siihen aikaan luotettavimmat dokumentoidut loogiset kubitit.[13] Työ perustui aiempaan havainnollistamiseen, jossa saavutettiin virheaste, joka oli 800 kertaa parempi kuin saman kvanttitietokoneen suorituskyky ilman virtualisointia.[13]
Microsoft ja Photonic suorittivat teleportoidun CNOT-portin kubittien välillä, jotka olivat fyysisesti 40 metrin päässä toisistaan. Työ vahvisti kvanttilomittumisen T-keskusten välillä. Havainto on edellytys pitkän matkan kvanttiviestinnälle.[14]
Ohjelmisto
[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]Azure Quantum kehitti kvanttisovelluksia varten Q#:n (Q Sharp), kvanttiohjelmointikielen, sekä avoimen lähdekoodin ohjelmistokehityspaketin kvanttialgoritmien kehittämiseen ja simulointiin.[1]
Azure Quantum Resource Estimator arvioi resurssit, jotka tarvitaan tietyn kvanttialgoritmin suorittamiseen virheensietokykyisessä kvanttitietokoneessa.[15]
Vuonna 2023 Azure Quantum Elements lisäsi Microsoft Copilotin, GPT-4-pohjaisen laajan kielimallityökalun, joka mahdollistaa tiedon etsimisen ja visualisoinnin, koodin kirjoittamisen ja simulaatioiden suorittamisen.[7]
Samana vuonna Microsoft kehitti LLVM:stä Quantum Intermediate Representationin (QIR, välikielien), joka toimii yleisenä rajapintana ohjelmointikielten ja kohdekvanttiprosessorien välillä.[16]
Microsoft on myös kehittänyt algoritmeja porttien tehokkaaseen hydyntämiseen (gate-efficient algorithmic), näm ovat menetelmiä nopeampien Trotter-askeleiden suorittamiseen pienemmällä porttien monimutkaisuudella. Menetelmä mahdollistaa tehokkaat kvanttisimulaatiot, jotka vähentävät tarvittavien laitteistoresurssien määrää.[17]
Azure Quantum Elements -alusta
[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]Azure Quantum Elements -alusta yhdistää tekoälyn ja perinteisen suurteholaskennan kvanttityökaluihin, jotka on suunnattu materiaalitieteeseen, kemiaan ja lääketutkimukseen.[18] Alusta hyödyntää fysiikkaan perustuvia tekoälymalleja ja edistyneitä algoritmeja monimutkaisen tutkimustietojen käsittelyyn ja johtopäätösten luomiseen.[19]
Tammikuussa 2024 Microsoft ja Pacific Northwest National Laboratory käyttivät tekoälyä ja suurteholaskentaa mallintaakseen ja seulatakseen 32 miljoonaa uutta materiaaliehdokasta kehittääkseen tehokkaamman ladattavan akkumateriaalin. Yhteistyöprojektissa etsittiin materiaaliehdokasta korvaamaan akuissa käytettyä litiumionia (litiumioniakku). Projektissa luotiin uusia materiaaliehdokkaita, ja niiden joukossa suoritettiin hyperkiihdytetty haku yhden sopivan kandidaatin löytämiseksi.[20]
Heinäkuussa 2024 Microsoft julkaisi Generative Chemistry -työkalun Azure Quantum Elements -alustalle. Generatiiviseen tekoälyyn perustuva työkalu auttaa tunnistamaan oikeat käytettävät molekyylit tiettyyn sovellukseen. Microsoft julkaisi myös Accelerated Density Functional Theory -työkalun, joka simuloi molekyylin elektronista rakennetta hyödyntämällä tiheysfunktionaaliteoriaa (DFT).[21]
Microsoft käytti myös kahta loogista kubittia, jotka oli integroitu tekoälyyn ja pilvipohjaiseen suurteholaskentaa, ratkaistakseen käytännöllisiä kemian ongelmia. Microsoftin mukaan tämä tapaustutkimus katalyyttisistä reaktioista, joissa tuotetaan kiraalisia molekyylejä, on ensimmäinen kerta, kun suurteholaskenta-järjestelmä, tekoäly ja kvanttilaskentalaitteisto on yhdistetty tietyn tieteellisen ongelman ratkaisemiseen.[22]
Lääketieteessä Azure Quantum Elements ja suurteholaskennan alusta yhdistettiin 1910 Geneticsin laskennalliseen ja tavanomaisen kokeelliseen laboratoriotietoon, robotiikan mahdollistamaan laboratorioautomaation sekä multimodaalisiin tekoälymalleihin uusien lääkeaineiden löytämiseksi.[23]
Viitteet
[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]- ↑ a b c Leprince-Ringuet, Daphne: Microsoft's quantum cloud computing plans take another big step forward Quantum Computing. 1.2.2021. ZDNET. Viitattu 15.12.2024. (englanniksi)
- ↑ Gillis, Alexander: What is Azure Quantum? Cloud Computing. Helmikuu 2020. TechTarget. Viitattu 15.12.2024. (englanniksi)
- ↑ Kelley, Alexandra: Microsoft unveils new quantum computing hybrid solution in Azure 10.9.2024. Nextgov.com. Viitattu 15.12.2024. (englanniksi)
- ↑ Boyle, Alan: Microsoft CEO says Azure Quantum will address the big challenges in computing 4.11.2019. GeekWire. Viitattu 15.12.2024. (englanti)
- ↑ a b Buntz, Brian: Microsoft eyes quantum leap in drug research with Azure Quantum Drug Discovery and Development. 18.7.2023. Drug Discovery and Development. Viitattu 15.12.2024. (englanti)
- ↑ Lardinois, Frederic: Microsoft's quantum computing platform is now in limited preview Emerging-Technologies. 19.5.2020. TechCrunch. Viitattu 15.12.2024. (englanti)
- ↑ a b c Russell, John: Microsoft Debuts Azure Quantum Elements and Azure Quantum Copilot LLM Azure Quantum. 22.6.2023. HPCwire. Viitattu 15.12.2024. (englanti)
- ↑ a b Padavic-Callghan, Karmela: Microsoft says its weird new particle could improve quantum computers Technology. 21.6.2023. New Scientist. Viitattu 15.12.2024. (englanti)
- ↑ Aghaee, Morteza & Akkala, Arun & Alam, Zulfi & muut: InAs-Al hybrid devices passing the topological gap protocol. Physical Review B, 21.6.2023, 107. vsk, nro 24. The American Physical Society. doi:10.1103/PhysRevB.107.245423 ISSN 2469-9950 Artikkelin verkkoversio. Viitattu 15.12.2024. (englanti)
- ↑ Lardinois, Frederic: Microsoft and Atom Computing will launch a commercial quantum computer in 2025 Quantum Computing. 19.11.2024. TechCrunch. Viitattu 15.12.2024. (englanti)
- ↑ Timmer, John: Microsoft and Atom Computing combine for quantum error correction demo 19.11.2024. Ars Technica. Viitattu 15.12.2024. (englanti)
- ↑ Finke, Doug & Shaw, David: A Deeper Dive Into Microsoft’s Topological Quantum Computer Roadmap 21.9.2023. Quantum Computing Report. Viitattu 15.12.2024. (englanti)
- ↑ a b Smith-Goodson, Paul: Microsoft Azure Quantum: Accelerating Discovery In The Quantum Age Cloud Innovations. 2.10.2024. Forbes. Viitattu 15.12.2024. (englanniksi)
- ↑ Finke, Doug: Photonic Inc. Demonstrates Distributed Entanglement Between Two Modules Separated by 40 Meters of Fiber 30.5.2024. Quantum Computing Report. Viitattu 15.12.2024. (englanti)
- ↑ Swayne, Matt: The Azure Quantum Resource Estimator: An In-Depth Look at an Important Quantum Tool 29.6.2024. The Quantum Insider. Viitattu 15.12.2024. (englanti)
- ↑ Krill, Paul: Microsoft taps LLVM for quantum computing 29.9.2020. InfoWorld. Viitattu 15.12.2024. (englanniksi)
- ↑ Low, Guang Hao & Su, Yuan & Tong, Yu & Minh, Tran: Complexity of Implementing Trotter Steps. PRX Quantum, 9.5.2023, 4. vsk, nro 2. The American Physical Society. doi:10.1103/PRXQuantum.4.020323 Artikkelin verkkoversio. Viitattu 15.12.2024.
- ↑ Finke, Doug: Microsoft Announces Additional Capabilities for Azure Quantum Elements for Research in Chemistry and Materials Science 22.6.2024. Quantum Computing Report. Viitattu 15.12.2024. (englanti)
- ↑ Kelley, Alexandra: Microsoft and Pacific Northwest National Laboratory bring AI to quantum chemistry research 21.10.2024. Nextgov.com. Viitattu 15.12.2024. (englanniksi)
- ↑ Smith-Goodson, Paul: Microsoft Uses AI And HPC To Analyze 32 Million New Materials 25.1.2024. Forbes. Viitattu 15.12.2024. (englanniksi)
- ↑ Fierce Electronics: Microsoft puts new tools in the hands of chemical scientists | Fierce Electronics 8.7.2024. fierceelectronics.com. Viitattu 15.12.2024. (englanniksi)
- ↑ Ahlgren, Linnea: Microsoft, Quantinuum combine HPC, AI, quantum to solve real-world chemistry problem 10.9.2024. TNW | Deep-Tech. Viitattu 15.12.2024. (englanniksi)
- ↑ Priyan, Vishnu: 1910 Genetics and Microsoft link to enhance pharmaceutical R&D 1.3.2024. Pharmaceutical Technology. Viitattu 15.12.2024. (englanti)
[[Luokka:Kvanttilaskenta]] [[Luokka:Microsoft cloud services]] [[Luokka:Parallel computing]] [[Luokka:Quantum computing]] [[Luokka:Pilvipalvelut]] [[Luokka:Microsoft]] [[Luokka:Microsoftin ohjelmistot]] [[Luokka:Kvantti-informaatiotiede]]