Zapata lansează Quantum Pilot pentru a ajuta întreprinderile să identifice aplicații cuantice cu valoare ridicată

Calcul cuantic a fost definit de ani de zile prin repere hardware: mai mulți qubiți, rate de eroare mai mici, timpi de coerență mai lungi și abordări din ce în ce mai sofisticate ale toleranței la erori. Dar pentru întreprinderi, hardware-ul mai bun creează o altă problemă. Acestea trebuie încă să determine ce ar trebui să facă efectiv cu el.

Zapata Quantum vizează această lacună cu Quantum Pilot, o nouă platformă bazată pe cloud, independentă de hardware, concepută pentru a ajuta organizațiile să identifice, să evalueze și să dezvolte în mod sistematic aplicații de calcul cuantic cu potențial comercial realist.

Quantum Pilot intră în acces anticipat cu un grup selectat de clienți din sectorul enterprise și guvernamental. În loc să solicite companiilor să se angajeze la un anumit calculator cuantic sau la o arhitectură specifică, platforma încearcă să construiască o foaie de parcurs în continuă evoluție care leagă problemele de afaceri de algoritmi, cerințele hardware, fezabilitatea tehnică și valoarea economică potențială.

Lansarea se bazează pe o strategie mai largă, axată pe aplicații, la Zapata Quantum, fondată în 2017 de cercetători de la Harvard și care s-a poziționat din ce în ce mai mult în jurul stratului software situat între problemele întreprinderilor și hardware-ul cuantic în rapidă evoluție. Compania afirmă că deține acum peste 60 de brevete emise și în curs de acordare și a colaborat anterior cu organizații precum BASF, BMW, BBVA, BP și Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA).

Transformarea pregătirii cuantice într-o problemă de aplicație

Premisa de bază a Quantum Pilot este că întreprinderile ar putea pune întrebarea greșită în legătură cu calculul cuantic.

În loc să se concentreze în primul rând pe momentul în care calculatoarele cuantice suficient de puternice vor deveni disponibile, organizațiile trebuie, de asemenea, să înțeleagă ce sarcini ar beneficia de acele mașini, ce algoritmi le-ar putea aborda, ce resurse ar necesita acei algoritmi și dacă avantajul final ar justifica costurile de dezvoltare.

Acest lucru este considerabil mai complicat decât simpla monitorizare a numărului de qubiți.

O companie farmaceutică, de exemplu, ar putea avea sute de procese intensive din punct de vedere computațional, care acoperă simularea moleculară, proiectarea de medicamente, optimizarea și învățarea automată. Doar un subset ar putea fi candidați plausibili pentru accelerare cuantică. Acei candidați trebuie apoi comparați cu abordările clasice în continuă îmbunătățire și corelați cu hardware-ul care s-ar putea să nu existe încă la scară necesară.

Quantum Pilot este conceput pentru a transforma această investigație într-un proces repetabil.

„Rampa critică de acces la dezvoltarea aplicațiilor cuantice este cartografierea eficientă și riguroasă a cazurilor de utilizare către soluții de calcul cuantic”, a declarat CEO-ul Zapata, Sumit Kapur.

Ideea este de a împiedica strategia cuantică să devină o colecție de experimente deconectate. Cunoștințele obținute dintr-o evaluare pot fi, în schimb, integrate în proiectele ulterioare pe măsură ce algoritmii și hardware-ul se îmbunătățesc.

Cum funcționează Quantum Pilot

Quantum Pilot reunește trei sisteme care acoperă diferite părți ale procesului de dezvoltare a aplicațiilor.

Primul este Quantum Graph, un strat de cunoștințe proprietar care leagă aplicațiile potențiale de algoritmi, cercetarea academică și foile de parcurs ale hardware-ului cuantic. Zapata a descris anterior Quantum Graph ca o bază de cunoștințe structurată care arată cum se corelează problemele, algoritmii și resursele hardware între ele.

A doua componentă, Quantum Engine, se ocupă de o parte mai mare a muncii computaționale. Include instrumente și agenți AI pentru selectarea algoritmilor, proiectarea experimentelor, benchmark-ul hardware și estimarea resurselor cuantice.

Estimarea resurselor este deosebit de importantă, deoarece un algoritm care pare convingător din punct de vedere matematic poate necesita un număr nerealist de qubiți fizici sau un timp de execuție impracticabil odată ce se iau în considerare corecția erorilor și constrângerile hardware.

A treia componentă este Quantum Assurance, care combină revizuirea de către experți cu tehnici de verificare formală menite să ofere dovezi mai solide că software-ul cuantic se comportă conform așteptărilor.

Împreună, cele trei niveluri sunt menite să răspundă unei serii de întrebări: Este această problemă de afaceri potrivită pentru calcul cuantic? Ce algoritm ar trebui să o abordeze? Ce ar fi necesar pentru a o executa? Este corectă implementarea propusă? Și când ar putea economia justifica implementarea efectivă a acesteia?

Quantum Pilot se află, de asemenea, în cadrul suitei software Orquestra a Zapata, care acoperă evaluarea cazurilor de utilizare, estimarea resurselor, algoritmi, fluxuri de lucru hibride cuantic-clasice și accesul la multiple medii hardware.

Inteligența artificială agentică întâlnește estimarea resurselor cuantice

Inteligența artificială devine, de asemenea, parte a fluxului de lucru pentru dezvoltarea cuantică.

La începutul acestui an, Zapata a început să colaboreze cu NVIDIA la un sistem AI agentic destinat automatizării estimării resurselor cuantice, o sarcină care poate necesita expertiză în modelare moleculară, algoritmi cuantici, arhitecturi hardware și corecție de erori.

colaborarea Zapata-NVIDIA inițial s-a concentrat pe aplicații de chimie cuantică, cum ar fi descoperirea de medicamente, energia și materialele avansate. Companiile dezvoltă agenți AI orchestrați capabili să execute părți ale procesului de benchmark și estimare, care în mod tradițional ar necesita cercetare manuală substanțială.

Conform declarațiilor Zapata, fluxul de lucru combină orchestrarea AI, fluxuri de lucru cuantice verificate continuu și un model de fezabilitate care încearcă să prezică cerințele hardware înainte de începerea calculului. Agent Toolkit de la NVIDIA este utilizat pentru monitorizare și bariere de siguranță în cadrul arhitecturii multi-agent.

Aceste capabilități sunt acum integrate în mediul mai larg Quantum Pilot.

Este o aplicație interesantă a AI-ului agentic, deoarece agenții nu sunt poziționați ca înlocuitori ai computerelor cuantice în sine. În schimb, ei sunt folosiți pentru a automatiza o parte din munca științifică necesară pentru a determina dacă un computer cuantic ar putea rezolva o anumită problemă în mod economic.

Verificarea formală ar putea deveni din ce în ce mai importantă

Un alt factor diferențiator este accentul Zapata pe verificarea formală.

În dezvoltarea convențională de software, testarea examinează în general dacă un program produce rezultate așteptate în diferite condiții. Verificarea formală merge mai departe, utilizând metode matematice pentru a demonstra că software-ul satisface proprietățile specificate.

Software-ul cuantic prezintă un mediu dificil pentru validarea convențională, deoarece algoritmi tot mai complecși trebuie în final transformați în circuite cuantice și rulați pe sisteme în care zgomotul, corecția de erori și constrângerile hardware pot afecta semnificativ rezultatele.

Zapata lucrează cu Universitatea din Maryland pe o abordare de tip verificare-întâi care începe cu dovezi matematice ale corectitudinii, în loc să construiască mai întâi software-ul și să îl valideze ulterior.

Cercetarea este inițial aplicată algoritmului de factorizare al lui Shor, dar compania consideră că metodologii similare ar putea, în cele din urmă, să se extindă în chimia cuantică, știința materialelor, optimizare și finanțe.

Quantum Assurance aduce această filosofie în Quantum Pilot.

Acest lucru nu elimină incertitudinea legată de calculul cuantic. Verificarea formală poate ajuta la stabilirea dacă un algoritm sau o implementare este corectă, dar nu poate face hardware-ul imatur comercial viabil. Ceea ce poate face potențial este să reducă o altă sursă de incertitudine pe măsură ce aplicațiile cuantice devin din ce în ce mai complicate.

Proiecte din viața reală arată de ce selecția aplicațiilor este importantă

Proiectele anterioare ale Zapata pentru întreprinderi ilustrează de ce respingerea sistematică a cazurilor de utilizare neadecvate poate fi aproape la fel de valoroasă ca găsirea celor promițătoare.

În colaborarea cu BP, care a implicat utilizarea variational quantum eigensolver, Zapata a investigat dacă computerele cuantice ar putea în cele din urmă să accelereze simulările moleculare. Analiza sa a identificat oportunități de reducere a cerințelor de calcul, dar a concluzionat, de asemenea, că implementările la scară de întreprindere erau încă la câțiva ani distanță.

Colaborarea sa cu BBVA a examinat, de asemenea, abordările cuantice pentru simulările Monte Carlo costisitoare din punct de vedere computațional utilizate în calculele de risc financiar. Proiectul a identificat avantaje algoritmice potențiale, dar a constatat și că aplicația nu era fezabilă pe dispozitivele cuantice pe termen scurt.

Alte proiecte au generat rezultate mai imediat utile prin abordări inspirate de quantum. Într-un proiect de fabricație auto cu BMW și Centrul pentru Inginerie Cuantică al MIT, Zapata a aplicat modele generative de rețea tensorială la programarea producției, investigând dacă metodele inspirate de calculul cuantic ar putea îmbunătăți problemele mari de optimizare utilizând infrastructura clasică.

Acest amestec de rezultate pozitive și negative subliniază o parte importantă a dezvoltării aplicațiilor cuantice: întreprinderile au nevoie de mecanisme pentru a determina nu doar unde ar putea funcționa calculul cuantic, ci și unde ar trebui amânată investiția.

Construind pe revenirea Zapata la software cuantic

Quantum Pilot reprezintă, de asemenea, cea mai recentă etapă a concentrării reînnoite a Zapata pe software-ul cuantic.

Compania a trecut printr-o restructurare majoră înainte de a-și redirecționa atenția către rădăcinile sale originale în calculul cuantic. În aprilie, Zapata a strâns o rundă de finanțare strategică de 15 de milioane de dolari, suprasubscrisă, pentru a-și extinde echipele științifice, de inginerie, de produs și comerciale, o evoluție anterior acoperită de Unite.AI.

Portofoliul său tehnologic include acum Orquestra, Quantum Graph, Quantum Pilot și Bench-Q, un set de instrumente derivat din lucrările realizate în cadrul programului Quantum Benchmarking al DARPA. Zapata a participat în toate domeniile tehnice ale programului, care implică identificarea cazurilor de utilizare, dezvoltarea algoritmilor și estimarea resurselor hardware.

Compania a demonstrat, de asemenea, abordări cuantic-clasice în afara benchmark-ului pur. Cercetarea sa cu parteneri academici și din biotehnologie a utilizat un model generativ cuantic-clasic pentru a proiecta molecule candidate care vizează KRAS, cu 15 molecule propuse sintetizate și două identificate ca candidați promițători pentru investigații suplimentare.

Cursa cuantică se extinde dincolo de hardware

Lansarea Quantum Pilot reflectă o schimbare mai largă în domeniul în care competiția în calculul cuantic ar putea să se dezvolte în cele din urmă.

Construirea de hardware cuantic tolerant la erori rămâne una dintre provocările tehnice definitorii ale industriei. Dar mașinile din ce în ce mai capabile vor avea o valoare comercială limitată dacă întreprinderile nu dispun de aplicații pregătite să ruleze pe ele.

Acest lucru creează o cursă paralelă în jurul algoritmilor, estimării resurselor, mediilor de dezvoltare, benchmark-urilor, verificării și cunoștințelor instituționale.

Quantum Pilot este încercarea Zapata de a împacheta aceste discipline într-un sistem pe care întreprinderile îl pot folosi înainte de a decide exact ce hardware cuantic va executa în cele din urmă sarcinile lor.

Această abordare independentă de hardware ar putea deveni din ce în ce mai relevantă dacă diferite arhitecturi se dovedesc mai potrivite pentru diferite clase de probleme. De asemenea, permite companiilor să continue evaluarea aplicațiilor în timp ce foile de parcurs ale hardware-ului se modifică în fundal.

Întrebarea mai amplă este dacă organizațiile pot transforma anii de experimentare cuantică într-o capacitate instituțională, mai degrabă decât într-o serie de dovezi de concept.

Quantum Pilot nu elimină incertitudinea legată de momentul în care va apărea un avantaj cuantic semnificativ din punct de vedere comercial. În schimb, este conceput pe baza unei presupuneri mai practice: întreprinderile care doresc să beneficieze de viitoarele progrese ale hardware-ului au nevoie de o metodă disciplinată pentru a determina ce merită construit cu mult înainte ca hardware-ul să fie pregătit.