Zapata lanseeraa Quantum Pilot -ohjelman auttaakseen yrityksiä tunnistamaan korkean arvon kvanttisovelluksia

Kvanttilaskenta on vuosien ajan määritelty laitteistomiljardeilla: enemmän kubitteja, alhaisemmat virherat, pidemmät koherenssiaikojen, ja yhä kehittyneemmät lähestymistavat virheenkorjaukseen. Mutta yrityksille parempi laitteisto aiheuttaa toisen ongelman. Heidän on edelleen määritettävä, mitä heidän tulisi todellisuudessa tehdä sen kanssa.

Zapata Quantum pyrkii täyttämään tämän aukon Quantum Pilot -alustalla, joka on uusi pilvipohjainen, laitteistoriippumaton alusta, suunniteltu auttamaan organisaatioita systemaattisesti tunnistamaan, arvioimaan ja kehittämään kvanttilaskennan sovelluksia, joilla on realistinen kaupallinen potentiaali.

Quantum Pilot siirtyy varhaiseen käyttöön valittujen yritys- ja hallituskäyttäjien kanssa. Sen sijaan, että yrityksiä pyydettäisiin sitoutumaan tiettyyn kvanttitietokoneeseen tai arkkitehtuuriin, alusta pyrkii rakentamaan jatkuvasti kehittyvän tiekartan, joka yhdistää liiketoimintaongelmat algoritmeihin, laitteistovaatimuksiin, tekniseen toteutettavuuteen ja mahdolliseen taloudelliseen arvoon.

Lanseeraus perustuu laajempaan sovelluskeskeiseen strategiaan Zapata Quantumilla, joka perustettiin vuonna 2017 Harvardin tutkijoiden toimesta ja on yhä enemmän asemoitunut ohjelmistokerroksen ympärille, joka sijaitsee yritysongelmien ja nopeasti kehittyvän kvanttihardwareen välillä. Yritys kertoo omaavansa nyt yli 60 myönnettyä ja odottavaa patenttia, ja se on aiemmin työskennellyt organisaatioiden, kuten BASF, BMW, BBVA, BP ja Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA), kanssa.

Kvanttivalmiuden muuttaminen sovellusongelmaksi

Quantum Pilotin perusolettamus on, että yritykset saattavat esittää väärän kysymyksen kvanttilaskennasta.

Sen sijaan, että keskitytään ensisijaisesti siihen, milloin riittävän voimakkaat kvanttitietokoneet tulevat saataville, organisaatioiden on myös ymmärrettävä, mitkä työkuormat hyötyvät näistä koneista, mitkä algoritmit voisivat ratkaista ne, mitä resursseja nämä algoritmit vaativat, ja oikeuttaako lopullinen etu kehityskustannukset.

Tämä on huomattavasti monimutkaisempaa kuin pelkkä kubittien määrän seuraaminen.

Esimerkiksi lääkeyritys voi omistaa satoja laskennallisesti intensiivisiä prosesseja, jotka kattavat molekyylisimulaation, lääkeaineiden suunnittelun, optimoinnin ja koneoppimisen. Vain osa niistä voi olla mahdollisia ehdokkaita kvanttikiihdytykseen. Nämä ehdokkaat on sitten verrattava jatkuvasti parantuvien klassisten menetelmien kanssa ja kartoitettava laitteistoon, jota ei ehkä vielä ole saatavilla vaaditussa mittakaavassa.

Quantum Pilot on suunniteltu muuttamaan tämä tutkimus toistettavaksi prosessiksi.

“Kriittinen sisäänkäynti kvanttissovellusten kehittämiseen on tehokas ja perusteellinen käyttötapausten kartoittaminen kvanttialgoritmisiksi ratkaisuiksi,” sanoi Zapata-CEO Sumit Kapur.

Ideana on estää kvanttistrategian muuttuminen erillisten kokeiden kokoelmaksi. Yhdestä arvioinnista saadut tiedot voivat sen sijaan syöttää seuraaviin projekteihin, kun algoritmit ja laitteisto kehittyvät.

Kuinka Quantum Pilot toimii

Quantum Pilot yhdistää kolme järjestelmää, jotka kattavat eri osat sovelluskehitysprosessista.

Ensimmäinen on Quantum Graph, omaisuudellinen tietokerros, joka yhdistää potentiaaliset sovellukset algoritmeihin, akateemiseen tutkimukseen ja kvanttihardwareen tiekarttoihin. Zapata on aiemmin kuvannut Quantum Graphia rakenteellisena tietokantana, joka näyttää, miten ongelmat, algoritmit ja laitteistoressurssit liittyvät toisiinsa.

Toinen komponentti, Quantum Engine, hoitaa enemmän laskennallista työtä. Se sisältää työkaluja ja AI-agentteja algoritmien valintaan, kokeiden suunnitteluun, laitteiston suorituskyvyn mittaamiseen ja kvanttiresurssien arviointiin.

Resurssien arviointi on erityisen tärkeää, koska matemaattisesti lupaava algoritmi saattaa vaatia epärealistisen määrän fyysisiä kubitteja tai epäkäytännöllisen suorituksen ajan, kun virheenkorjaus ja laitteistorajoitukset otetaan huomioon.

Kolmas komponentti on Quantum Assurance, joka yhdistää asiantuntijakatselmuksen formaaleihin varmistustekniikoihin, joiden tarkoituksena on tarjota vahvempaa näyttöä siitä, että kvanttiohjelmisto toimii odotetusti.

Yhdessä nämä kolme kerrosta pyrkivät vastaamaan sarjaan kysymyksiä: Onko tämä liiketoimintaongelma sopiva kvanttilaskentaan? Mikä algoritmi tulisi valita? Mitä vaaditaan toteutukseen? Onko ehdotettu toteutus oikea? Ja milloin taloudelliset tekijät voisivat oikeuttaa sen käyttöönoton?

Quantum Pilot kuuluu myös Zapatan laajempaan Orquestra-ohjelmistopinoon, joka kattaa käyttötapausten arvioinnin, resurssien arvioinnin, algoritmit, hybridiset kvantti‑klassiset työnkulut sekä pääsyn useisiin laitteistoympäristöihin.

Agenttipohjainen tekoäly kohtaa kvanttiresurssien arvioinnin

Tekoälystä tulee myös osa kvanttikehitystyönkulkuja.

Tänä vuonna Zapata aloitti yhteistyön NVIDIA:n kanssa agenttipohjaisen tekoälyjärjestelmän parissa, jonka tavoitteena on automatisoida kvanttiresurssien arviointi, tehtävä, joka voi vaatia asiantuntemusta molekyylimallinnuksesta, kvanttialgoritmeista, laitteistoarkkitehtuureista ja virheenkorjauksesta.

Aluksi Zapata-NVIDIA -yhteistyö keskittyi kvanttikemia-sovelluksiin, kuten lääketieteelliseen aineiden etsintään, energiaan ja kehittyneisiin materiaaleihin. Yritykset kehittävät koordinoituja AI-agenseja, jotka pystyvät suorittamaan osia vertailu- ja arviointiprosessista, mikä perinteisesti vaatisi merkittävää manuaalista tutkimusta.

Zapatan mukaan työnkulku yhdistää AI-orkestroinnin, jatkuvasti varmistetut kvanttityönkulut ja toteutettavuusmallin, joka pyrkii ennustamaan laitteistovaatimukset ennen laskennan alkamista. NVIDIA:n Agent Toolkit -työkalupakettia käytetään valvontaan ja suojakerroksiin moni‑agenttiarkkitehtuurissa.

Nuo ominaisuudet otetaan nyt käyttöön laajemmassa Quantum Pilot -ympäristössä.

Kyse on mielenkiintoisesta agenttipohjaisen AI:n sovelluksesta, sillä agenteja ei aseteta korvaamaan kvanttitietokoneita. Sen sijaan niitä käytetään automatisoimaan osa tieteellisestä työstä, jonka avulla voidaan arvioida, voisiko kvanttitietokone ratkaista tietyn ongelman taloudellisesti.

Formaalinen varmistus voi tulla yhä tärkeämmäksi

Toinen erottava tekijä on Zapatan korostus formaaliseen varmistukseen.

Perinteisessä ohjelmistokehityksessä testaus tarkastelee yleensä, tuottaako ohjelma odotetut tulokset eri olosuhteissa. Formaalinen varmistus menee pidemmälle käyttämällä matemaattisia menetelmiä osoittamaan, että ohjelmisto täyttää määritellyt ominaisuudet.

Kvanttiohjelmistot muodostavat haastavan ympäristön perinteiselle validoinnille, koska yhä monimutkaisempien algoritmien on lopulta muunnettava kvanttipiireiksi ja suoritettava järjestelmissä, joissa kohina, virhekorjaus ja laitteistorajoitukset voivat merkittävästi vaikuttaa tuloksiin.

Zapata tekee yhteistyötä University of Marylandin kanssa varmistus‑ensimmäinen -lähestymistavassa, jossa aloitetaan matemaattisilla oikeellisuus‑todisteilla sen sijaan, että rakennettaisiin ohjelmisto ensin ja validoitaisiin se myöhemmin.

Tutkimusta sovelletaan aluksi Shorin tekijöintialgoritmiin, mutta yritys uskoo, että samankaltaiset menetelmät voisivat lopulta laajentua kvanttikemiaan, materiaalitieteeseen, optimointiin ja rahoitukseen.

Quantum Assurance tuo tämän filosofian Quantum Pilot -ympäristöön.

Tämä ei poista kvanttitietokoneita koskevaa epävarmuutta. Formaalinen varmistus voi auttaa osoittamaan, onko algoritmi tai toteutus oikea, mutta se ei tee kypsymätöntä laitteistoa kaupallisesti käyttökelpoiseksi. Se voi kuitenkin mahdollisesti vähentää toista epävarmuuden lähdettä, kun kvanttisovellukset monimutkaistuvat yhä enemmän.

Käytännön projektit osoittavat, miksi sovellusten valinta on tärkeää

Zapatan aikaisemmat yritysprojektit havainnollistavat, miksi epäkelpojen käyttötapausten systemaattinen hylkääminen voi olla lähes yhtä arvokasta kuin lupaavien löytäminen.

Työssä BP:n kanssa, jossa käytettiin variatiivista kvanttiekspansiointia, Zapata tutki, voisivatko kvanttitietokoneet lopulta nopeuttaa molekyylisimulaatioita. Analyysi löysi mahdollisuuksia vähentää laskentavaatimuksia, mutta totesi myös, että yritystasoiset toteutukset olivat vielä vuosien päässä.

Työ BBVA:n kanssa tarkasteli samoin kvanttipohjaisia lähestymistapoja laskennallisesti raskaisiin Monte Carlo -simulointeihin, joita käytetään rahoitusriskien laskennassa. Projekti tunnisti mahdollisia algoritmisia etuja, mutta totesi myös, että sovellus ei ollut toteuttamiskelpoinen lähitulevaisuuden kvanttilaitteilla.

Muut projektit ovat tuottaneet välittömästi hyödyllisempiä tuloksia kvantti-inspiroitujen lähestymistapojen avulla. Autoteollisuuden valmistusprojektissa BMW:n ja MIT:n Center for Quantum Engineeringin kanssa Zapata sovelsi tensoriverkkojen generatiivisia malleja tuotannon aikataulutukseen, tutkien, voisivatko kvanttitietokoneista inspiroituneet menetelmät parantaa suuria optimointiongelmia klassisen infrastruktuurin avulla.

Tämä positiivisten ja negatiivisten tulosten sekoitus korostaa tärkeää osaa kvanttisovellusten kehittämisessä: yritykset tarvitsevat mekanismeja, joilla voidaan määrittää paitsi missä kvanttitietokoneet voisivat toimia, myös missä investoinnit tulisi lykätä.

Rakentaminen Zapatan paluulle kvanttiohjelmistoon

Quantum Pilot edustaa myös Zapatan uudistuneen kvanttiohjelmistoon keskittymisen viimeisintä vaihetta.

Yritys kävi läpi merkittävän uudelleenjärjestelyn ennen kuin se palautti huomionsa alkuperäisiin kvanttitulosten juuriinsa. Huhtikuussa Zapata keräsi yli tilatun 15 miljoonan dollarin strategisen rahoituskierroksen laajentaakseen tieteellisiä, insinööri‑, tuote‑ ja kaupallisia tiimejään, kehitys, josta Unite.AI on aiemmin raportoinut.

Sen teknologiaportfolioon kuuluu nyt Orquestra, Quantum Graph, Quantum Pilot ja Bench‑Q, työkalupakki, joka syntyi DARPA:n Quantum Benchmarking -ohjelman alaisesta työstä. Zapata osallistui ohjelman teknisiin osa‑alueisiin, jotka käsittelivät käyttötapausten tunnistamista, algoritmien kehittämistä ja laitteistoresurssien arviointia.

Yritys on myös osoittanut kvantti‑klassisia lähestymistapoja puhtaan vertailun ulkopuolella. Sen tutkimus akateemisten ja bioteknologian kumppaneiden kanssa käytti kvantti‑klassista generatiivista mallia suunnitellakseen KRAS‑kohteita tähtääviä molekyyliehdokkaita, joista 15 ehdotettua molekyyliä syntetisoitiin ja kaksi tunnistettiin lupaaviksi ehdokkaiksi jatkotutkimuksiin.

Kvanttikilpailu laajenee laitteiston ulkopuolelle

Quantum Pilotin käyttöönotto heijastaa laajempaa muutosta siinä, missä kvanttilaskennan kilpailu saattaa lopulta kehittyä.

Vikasietoisen kvanttihardwareen rakentaminen on edelleen yksi alan määrittävistä teknisistä haasteista. Kuitenkin yhä kykenevämmillä koneilla on rajoitettu kaupallinen arvo, jos yrityksillä ei ole sovelluksia, jotka olisivat valmiita ajettaviksi niillä.

Tämä luo rinnakkaisen kilpailun algoritmien, resurssien arvioinnin, kehitysympäristöjen, benchmarkkauksen, validoinnin ja institutionaalisen tiedon ympärille.

Quantum Pilot on Zapatan yritys paketoida nämä alat järjestelmäksi, jota yritykset voivat käyttää ennen kuin päättävät tarkalleen, mikä kvanttihardware lopulta suorittaa niiden työkuormat.

Tämä laitteistoriippumaton lähestymistapa voi tulla yhä merkityksellisemmäksi, jos erilaiset arkkitehtuurit osoittautuvat paremmiksi eri ongelmaluokille. Se myös mahdollistaa yritysten jatkaa sovellusten arviointia, vaikka laitteistojen tiekartat muuttuisivat niiden alla.

Suurempi kysymys on, voivatko organisaatiot muuttaa vuosien kvanttikokeilut institutionaaliseksi kyvykkyydeksi sen sijaan, että ne olisivat vain sarja konseptin todistuksia.

Quantum Pilot ei poista epävarmuutta siitä, milloin kaupallisesti merkittävä kvanttietu saapuu. Sen sijaan se on suunniteltu käytännöllisemmän oletuksen ympärille: yritykset, jotka haluavat hyötyä tulevista laitteistokehityksistä, tarvitsevat kurinalaisen tavan määrittää, mikä on kannattavaa rakentaa kauan ennen kuin laitteisto on valmis.