Η Zapata λανσάρει το Quantum Pilot για να βοηθήσει τις επιχειρήσεις να εντοπίσουν εφαρμογές κβαντικού υπολογισμού υψηλής αξίας

Κβαντικός υπολογισμός περνάει χρόνια ορίζοντας τον εαυτό του με ορόσημα υλικού: περισσότερα κβιτ, χαμηλότερα ποσοστά σφάλματος, μεγαλύτερους χρόνους συνεκτικότητας και ολοένα πιο εξελιγμένες προσεγγίσεις στην αντοχή σε σφάλματα. Ωστόσο, για τις επιχειρήσεις, το καλύτερο υλικό δημιουργεί ένα ακόμη πρόβλημα. Πρέπει ακόμη να καθορίσουν τι πρέπει πραγματικά να κάνουν με αυτό.

Zapata Quantum στοχεύει σε αυτό το κενό με Quantum Pilot, μια νέα πλατφόρμα βασισμένη στο σύννεφο, ανεξάρτητη από το υλικό, σχεδιασμένη για να βοηθά οργανισμούς να εντοπίζουν, αξιολογούν και αναπτύσσουν εφαρμογές κβαντικού υπολογισμού με ρεαλιστικό εμπορικό δυναμικό.

Το Quantum Pilot εισέρχεται σε πρώιμη πρόσβαση με επιλεγμένους επιχειρηματικούς και κυβερνητικούς πελάτες. Αντί να ζητά από τις εταιρείες να δεσμευτούν σε έναν συγκεκριμένο κβαντικό υπολογιστή ή αρχιτεκτονική, η πλατφόρμα προσπαθεί να δημιουργήσει έναν συνεχώς εξελισσόμενο οδικό χάρτη που συνδέει επιχειρηματικά προβλήματα με αλγόριθμους, απαιτήσεις υλικού, τεχνική εφικτότητα και πιθανή οικονομική αξία.

Η κυκλοφορία βασίζεται σε μια ευρύτερη στρατηγική εστιασμένη στις εφαρμογές στην Zapata Quantum, η οποία ιδρύθηκε το 2017 από επιστήμονες του Harvard και έχει σταδιακά τοποθετηθεί γύρω από τη στρώση λογισμικού που βρίσκεται ανάμεσα στα επιχειρηματικά προβλήματα και το ταχέως εξελισσόμενο κβαντικό υλικό. Η εταιρεία δηλώνει ότι διαθέτει πλέον πάνω από 60 εκδιδόμενα και εκκρεμή διπλώματα ευρεσιτεχνίας και έχει συνεργαστεί στο παρελθόν με οργανισμούς όπως η BASF, η BMW, η BBVA, η BP και η Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA).

Μετατρέποντας την ετοιμότητα για κβαντικό υπολογισμό σε πρόβλημα εφαρμογής

Η βασική υπόθεση του Quantum Pilot είναι ότι οι επιχειρήσεις μπορεί να θέτουν το λάθος ερώτημα σχετικά με τον κβαντικό υπολογισμό.

Αντί να εστιάζουν κυρίως στο πότε θα είναι διαθέσιμοι επαρκώς ισχυροί κβαντικοί υπολογιστές, οι οργανισμοί πρέπει επίσης να κατανοήσουν ποιες εργασίες θα ωφεληθούν από αυτά τα μηχανήματα, ποιοι αλγόριθμοι μπορούν να τις αντιμετωπίσουν, ποιους πόρους θα απαιτήσουν αυτοί οι αλγόριθμοι και αν το τελικό όφελος θα δικαιολογεί το κόστος ανάπτυξης.

Αυτό είναι σημαντικά πιο περίπλοκο από το απλό παρακολούθημα των αριθμών κβιτ.

Μια φαρμακευτική εταιρεία, για παράδειγμα, μπορεί να διαθέτει εκατοντάδες υπολογιστικά απαιτητικές διαδικασίες που καλύπτουν προσομοίωση μορίων, σχεδιασμό φαρμάκων, βελτιστοποίηση και μηχανική μάθηση. Μόνο ένα υποσύνολο μπορεί να είναι εφικτοί υποψήφιοι για κβαντική επιτάχυνση. Αυτοί οι υποψήφιοι πρέπει στη συνέχεια να συγκριθούν με συνεχώς βελτιούμενες κλασικές προσεγγίσεις και να αντιστοιχιστούν με υλικό που ενδέχεται να μην υπάρχει ακόμη στην απαιτούμενη κλίμακα.

Το Quantum Pilot σχεδιάστηκε ώστε να μετατρέπει αυτή την έρευνα σε επαναλαμβανόμενη διαδικασία.

«Η κρίσιμη είσοδος στην ανάπτυξη κβαντικών εφαρμογών είναι η αποδοτική και αυστηρή αντιστοίχηση των περιπτώσεων χρήσης με κβαντικές υπολογιστικές λύσεις», δήλωσε ο Διευθύνων Σύμβουλος της Zapata, Sumit Kapur.

Η ιδέα είναι να αποτραπεί η στρατηγική κβαντικού υπολογισμού από το να μετατραπεί σε μια συλλογή αποσπασμένων πειραμάτων. Η γνώση που αποκτάται από μια αξιολόγηση μπορεί αντίθετα να τροφοδοτήσει επόμενα έργα καθώς οι αλγόριθμοι και το υλικό βελτιώνονται.

Πώς λειτουργεί το Quantum Pilot

Το Quantum Pilot συγκεντρώνει τρία συστήματα που καλύπτουν διαφορετικά τμήματα της διαδικασίας ανάπτυξης εφαρμογών.

Το πρώτο είναι το Quantum Graph, μια ιδιόκτητη στρώση γνώσης που συνδέει πιθανές εφαρμογές με αλγόριθμους, ακαδημαϊκή έρευνα και οδικούς χάρτες κβαντικού υλικού. Η Zapata έχει περιγράψει προηγουμένως το Quantum Graph ως μια δομημένη βάση γνώσης που δείχνει πώς τα προβλήματα, οι αλγόριθμοι και οι πόροι υλικού σχετίζονται μεταξύ τους.

Το δεύτερο στοιχείο, Quantum Engine, αναλαμβάνει μεγαλύτερο μέρος της υπολογιστικής εργασίας. Περιλαμβάνει εργαλεία και πράκτορες AI για επιλογή αλγορίθμων, σχεδίαση πειραμάτων, αξιολόγηση υλικού και εκτίμηση κβαντικών πόρων.

Η εκτίμηση πόρων είναι ιδιαίτερα σημαντική, επειδή ένας αλγόριθμος που φαίνεται εντυπωσιακός μαθηματικά μπορεί να απαιτεί έναν μη ρεαλιστικό αριθμό φυσικών κβιτ ή έναν μη πρακτικό χρόνο εκτέλεσης όταν ληφθούν υπόψη η διόρθωση σφαλμάτων και οι περιορισμοί του υλικού.

Το τρίτο στοιχείο είναι το Quantum Assurance, το οποίο συνδυάζει την αξιολόγηση από ειδικούς με τεχνικές επίσημης επαλήθευσης, προκειμένου να προσφέρει ισχυρότερη απόδειξη ότι το κβαντικό λογισμικό λειτουργεί όπως αναμένεται.

Συνολικά, τα τρία επίπεδα αποσκοπούν να απαντήσουν σε μια σειρά ερωτήσεων: Είναι αυτό το επιχειρηματικό πρόβλημα κατάλληλο για κβαντικό υπολογισμό; Ποιος αλγόριθμος πρέπει να το αντιμετωπίσει; Τι θα απαιτηθεί για την εκτέλεσή του; Είναι η προτεινόμενη υλοποίηση σωστή; Και πότε η οικονομική ανάλυση θα δικαιολογεί την πραγματική υλοποίηση του;

Το Quantum Pilot ενσωματώνεται επίσης στο ευρύτερο λογισμικό σύνολο Orquestra της Zapata, το οποίο καλύπτει την αξιολόγηση περιπτώσεων χρήσης, την εκτίμηση πόρων, τους αλγόριθμους, τις υβριδικές κβαντικές-κλασικές ροές εργασίας και την πρόσβαση σε πολλαπλά περιβάλλοντα υλικού.

Η AI με πράκτορες συναντά την εκτίμηση κβαντικών πόρων

Η τεχνητή νοημοσύνη γίνεται επίσης μέρος της ροής εργασίας ανάπτυξης κβαντικών εφαρμογών.

Στις αρχές του τρέχοντος έτους, η Zapata ξεκίνησε συνεργασία με τη NVIDIA σε ένα σύστημα AI με πράκτορες που στοχεύει στην αυτοματοποίηση της εκτίμησης κβαντικών πόρων, μια εργασία που μπορεί να απαιτεί εξειδίκευση σε μοντελοποίηση μορίων, κβαντικούς αλγόριθμους, αρχιτεκτονικές υλικού και διόρθωση σφαλμάτων.

Η Zapata-NVIDIA συνεργασία αρχικά εστιάστηκε σε εφαρμογές κβαντικής χημείας όπως η ανακάλυψη φαρμάκων, η ενέργεια και τα προηγμένα υλικά. Οι εταιρείες αναπτύσσουν ενορχηστρωμένους πράκτορες AI που είναι ικανοί να εκτελούν τμήματα της διαδικασίας benchmarking και εκτίμησης, η οποία παραδοσιακά απαιτεί σημαντική χειροκίνητη έρευνα.

Σύμφωνα με τη Zapata, η ροή εργασίας συνδυάζει την ορχήστρωση AI, συνεχώς επαληθευμένες κβαντικές ροές εργασίας και ένα μοντέλο εφικτότητας που προσπαθεί να προβλέψει τις απαιτήσεις υλικού πριν ξεκινήσει η υπολογιστική διαδικασία. Το Agent Toolkit της NVIDIA χρησιμοποιείται για παρακολούθηση και περιορισμούς εντός της αρχιτεκτονικής πολλαπλών πρακτόρων.

Αυτές οι δυνατότητες ενσωματώνονται πλέον στο ευρύτερο περιβάλλον Quantum Pilot.

Πρόκειται για μια ενδιαφέρουσα εφαρμογή της agentic AI, επειδή οι πράκτορες δεν τοποθετούνται ως υποκατάστατα των κβαντικών υπολογιστών. Αντίθετα, χρησιμοποιούνται για την αυτοματοποίηση μέρους της επιστημονικής εργασίας που απαιτείται για τον προσδιορισμό του αν ένας κβαντικός υπολογιστής θα μπορούσε να λύσει ένα συγκεκριμένο πρόβλημα οικονομικά.

Η Επίσημη Επαλήθευση Θα Μπορεί να Γίνει Όλο και Πιο Σημαντική

Ένας άλλος διακριτικός παράγοντας είναι η έμφαση της Zapata στην επίσημη επαλήθευση.

Στην παραδοσιακή ανάπτυξη λογισμικού, οι δοκιμές συνήθως εξετάζουν αν ένα πρόγραμμα παράγει τα αναμενόμενα αποτελέσματα υπό διαφορετικές συνθήκες. Η επίσημη επαλήθευση προχωρά περαιτέρω, χρησιμοποιώντας μαθηματικές μεθόδους για να αποδείξει ότι το λογισμικό ικανοποιεί συγκεκριμένες ιδιότητες.

Το κβαντικό λογισμικό παρουσιάζει ένα δύσκολο περιβάλλον για την παραδοσιακή επικύρωση, επειδή οι όλο και πιο σύνθετοι αλγόριθμοι πρέπει τελικά να μετατραπούν σε κβαντικά κυκλώματα και να εκτελεστούν σε συστήματα όπου ο θόρυβος, η διόρθωση σφαλμάτων και οι περιορισμοί του υλικού μπορούν να επηρεάσουν ουσιαστικά τα αποτελέσματα.

Η Zapata συνεργάζεται με το University of Maryland σε μια προσέγγιση πρώτης επαλήθευσης που ξεκινά με μαθηματικές αποδείξεις ορθότητας αντί να δημιουργεί λογισμικό πρώτα και να το επικυρώνει μετά.

Η έρευνα εφαρμόζεται αρχικά στον αλγόριθμο παραγοντοποίησης του Shor, αλλά η εταιρεία πιστεύει ότι παρόμοιες μεθοδολογίες θα μπορούσαν τελικά να επεκταθούν στην κβαντική χημεία, την επιστήμη των υλικών, τη βελτιστοποίηση και τα οικονομικά.

Το Quantum Assurance ενσωματώνει αυτή τη φιλοσοφία στο Quantum Pilot.

Αυτό δεν εξαλείφει την αβεβαιότητα που περιβάλλει την κβαντική υπολογιστική. Η επίσημη επαλήθευση μπορεί να βοηθήσει στον καθορισμό του αν ένας αλγόριθμος ή μια υλοποίηση είναι σωστή, αλλά δεν μπορεί να κάνει το άγουρο υλικό εμπορικά βιώσιμο. Αυτό που μπορεί ενδεχομένως να κάνει είναι να μειώσει μια άλλη πηγή αβεβαιότητας καθώς οι κβαντικές εφαρμογές γίνονται όλο και πιο πολύπλοκες.

Τα Πραγματικά Έργα Δείχνουν Γιατί η Επιλογή Εφαρμογών Είναι Σημαντική

Τα προηγούμενα επιχειρηματικά έργα της Zapata δείχνουν γιατί η συστηματική απόρριψη μη κατάλληλων περιπτώσεων χρήσης μπορεί να είναι σχεδόν τόσο πολύτιμη όσο η εύρεση υποσχόμενων.

Στη συνεργασία με την BP, που αφορούσε τον παραλλαγικό κβαντικό λυσιδωτή, η Zapata διερεύνησε αν οι κβαντικοί υπολογιστές θα μπορούσαν τελικά να επιταχύνουν τις μοριακές προσομοιώσεις. Η ανάλυσή της εντόπισε ευκαιρίες μείωσης των υπολογιστικών απαιτήσεων, αλλά κατέληξε επίσης στο συμπέρασμα ότι οι υλοποιήσεις σε επιχειρηματική κλίμακα βρίσκονται ακόμη χρόνια μακριά.

Η εργασία της με την BBVA εξέτασε παρόμοια κβαντικές προσεγγίσεις σε υπολογιστικά δαπανηρές προσομοιώσεις Monte Carlo που χρησιμοποιούνται σε υπολογισμούς χρηματοοικονομικού κινδύνου. Το έργο εντόπισε πιθανά αλγοριθμικά πλεονεκτήματα, αλλά διαπίστωσε επίσης ότι η εφαρμογή δεν ήταν εφικτή σε κοντινά κβαντικά συστήματα.

Άλλα έργα έχουν αποδώσει πιο άμεσα χρήσιμα αποτελέσματα μέσω προσεγγίσεων εμπνευσμένων από την κβαντική τεχνολογία. Σε ένα έργο αυτοκινητοβιομηχανίας με την BMW και το Κέντρο Κβαντικής Μηχανικής του MIT, η Zapata εφάρμοσε γενετικά μοντέλα δικτύου τανυστών στον προγραμματισμό παραγωγής, διερευνώντας αν μέθοδοι εμπνευσμένες από την κβαντική υπολογιστική θα μπορούσαν να βελτιώσουν μεγάλα προβλήματα βελτιστοποίησης χρησιμοποιώντας κλασική υποδομή.

Αυτό το μείγμα θετικών και αρνητικών αποτελεσμάτων υπογραμμίζει ένα σημαντικό κομμάτι της ανάπτυξης κβαντικών εφαρμογών: οι επιχειρήσεις χρειάζονται μηχανισμούς για τον καθορισμό όχι μόνο πού η κβαντική υπολογιστική μπορεί να λειτουργήσει, αλλά και πού η επένδυση πρέπει να αναβληθεί.

Κατασκευή πάνω στην Επιστροφή της Zapata στο Κβαντικό Λογισμικό

Το Quantum Pilot αντιπροσωπεύει επίσης το πιο πρόσφατο στάδιο της ανανεωμένης εστίασης της Zapata στο κβαντικό λογισμικό.

Η εταιρεία υπέστη μια σημαντική αναδιάρθρωση πριν επαναφέρει την προσοχή της στις αρχικές ρίζες της κβαντικής υπολογιστικής. Τον Απρίλιο, η Zapata συγκέντρωσε μια υπερπληρωμένη στρατηγική χρηματοδότηση ύψους 15 εκατομμυρίων δολαρίων για να επεκτείνει τις επιστημονικές, μηχανικές, προϊόντικές και εμπορικές ομάδες της, μια εξέλιξη που είχε καλυφθεί προηγουμένως από το Unite.AI.

Το τεχνολογικό της χαρτοφυλάκιο περιλαμβάνει πλέον τα Orquestra, Quantum Graph, Quantum Pilot και Bench‑Q, ένα σύνολο εργαλείων που προέρχεται από την εργασία στο πρόγραμμα Quantum Benchmarking της DARPA. Η Zapata συμμετείχε σε όλες τις τεχνικές περιοχές του προγράμματος, που αφορούν την αναγνώριση περιπτώσεων χρήσης, την ανάπτυξη αλγορίθμων και την εκτίμηση πόρων υλικού.

Η εταιρεία έχει επίσης επιδείξει κβαντικο‑κλασικές προσεγγίσεις εκτός του καθαρού benchmarking. Η έρευνά της με ακαδημαϊκούς και βιοτεχνολογικούς εταίρους χρησιμοποίησε ένα κβαντικο‑κλασικό γενετικό μοντέλο για το σχεδιασμό υποψήφιων μορίων που στοχεύουν στο KRAS, με 15 προτεινόμενα μόρια να συντίθενται και δύο να αναγνωρίζονται ως υποσχόμενοι υποψήφιοι για περαιτέρω διερεύνηση.

Ο Αγώνας για την Κβαντική Υπολογιστική Επεκτείνεται Πέρα από το Υλικό

Η παρουσίαση του Quantum Pilot αντανακλά μια ευρύτερη μετατόπιση στο σημείο όπου ο ανταγωνισμός στην κβαντική υπολογιστική ενδέχεται τελικά να αναπτυχθεί.

Η κατασκευή ανθεκτικού σε σφάλματα κβαντικού υλικού παραμένει μία από τις καθοριστικές τεχνικές προκλήσεις της βιομηχανίας. Ωστόσο, οι ολοένα και πιο ικανές μηχανές θα έχουν περιορισμένη εμπορική αξία εάν οι επιχειρήσεις δεν διαθέτουν εφαρμογές έτοιμες να τρέξουν σε αυτές.

Αυτό δημιουργεί έναν παράλληλο αγώνα γύρω από αλγορίθμους, εκτίμηση πόρων, περιβάλλοντα ανάπτυξης, δοκιμαστικές μετρήσεις, επαλήθευση και θεσμική γνώση.

Το Quantum Pilot είναι η προσπάθεια της Zapata να ενσωματώσει αυτές τις ειδικότητες σε ένα σύστημα που οι επιχειρήσεις μπορούν να χρησιμοποιήσουν πριν αποφασίσουν ακριβώς ποιο κβαντικό υλικό θα εκτελέσει τελικά τα φορτία εργασίας τους.

Αυτή η ανεξάρτητη από το υλικό προσέγγιση θα μπορούσε να γίνει όλο και πιο σχετική εάν διαφορετικές αρχιτεκτονικές αποδειχθούν πιο κατάλληλες για διαφορετικές κατηγορίες προβλημάτων. Επιπλέον, επιτρέπει στις εταιρείες να συνεχίσουν την αξιολόγηση των εφαρμογών ενώ οι χάρτες πορείας του υλικού αλλάζουν κάτω από αυτές.

Το μεγαλύτερο ερώτημα είναι εάν οι οργανισμοί μπορούν να μετατρέψουν τα χρόνια κβαντικών πειραμάτων σε θεσμική ικανότητα, αντί για μια σειρά αποδείξεων εννοιών.

Το Quantum Pilot δεν αφαιρεί την αβεβαιότητα σχετικά με το πότε θα εμφανιστεί ένα εμπορικά σημαντικό κβαντικό πλεονέκτημα. Αντίθετα, έχει σχεδιαστεί με βάση μια πιο πρακτική υπόθεση: οι επιχειρήσεις που θέλουν να επωφεληθούν από μελλοντικές προόδους του υλικού χρειάζονται έναν πειθαρχημένο τρόπο για να καθορίσουν τι αξίζει να κατασκευαστεί πολύ πριν το υλικό είναι έτοιμο.