Zapata запускає Quantum Pilot, щоб допомогти підприємствам визначати високовартісні квантові застосування

Квантові обчислення протягом багатьох років визначалися апаратними досягненнями: більше кубітів, нижчі рівні помилок, довші часи когерентності та все більш складні підходи до стійкості до помилок. Але для підприємств краща апаратура створює іншу проблему. Вони все ще повинні визначити, що саме робити з нею.

Zapata Quantum прагне заповнити цю прогалину за допомогою Quantum Pilot, нової хмарної, апаратно-агностичної платформи, створеної для того, щоб допомагати організаціям систематично визначати, оцінювати та розробляти застосунки квантових обчислень із реальним комерційним потенціалом.

Quantum Pilot виходить у ранній доступ для вибраних корпоративних та урядових клієнтів. Замість того, щоб вимагати від компаній зобов’язання щодо конкретного квантового комп’ютера чи архітектури, платформа намагається створити постійно оновлювану дорожню карту, що поєднує бізнес‑проблеми з алгоритмами, вимогами до апаратури, технічною здійсненністю та потенційною економічною вартістю.

Запуск базується на ширшій стратегії, орієнтованій на застосування, у Zapata Quantum, яка була заснована у 2017 році вченими з Гарварду і все більше позиціонує себе навколо програмного шару, що знаходиться між корпоративними проблемами та швидко розвиваючоюся квантовою апаратурою. Компанія заявляє, що наразі має понад 60 виданих і очікуючих патентів і раніше співпрацювала з організаціями, включаючи BASF, BMW, BBVA, BP та Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA).

Перетворення готовності до квантових технологій у проблему застосування

Основна передумова Quantum Pilot полягає в тому, що підприємства можуть ставити неправильне запитання щодо квантових обчислень.

Замість того, щоб головним чином зосереджуватись на тому, коли стануть доступними достатньо потужні квантові комп’ютери, організаціям також потрібно зрозуміти, які робочі навантаження отримають вигоду від цих машин, які алгоритми можуть їх вирішувати, які ресурси потрібні цим алгоритмам і чи виправдає потенційна перевага витрати на розробку.

Це значно складніше, ніж просто відстежувати кількість кубітів.

Фармацевтична компанія, наприклад, може мати сотні обчислювально інтенсивних процесів, що охоплюють молекулярне моделювання, розробку препаратів, оптимізацію та машинне навчання. Тільки частина з них може бути реальними кандидатами для квантового прискорення. Ці кандидати потім потрібно порівняти з постійно вдосконалюваними класичними підходами та зіставити з апаратурою, яка ще може не існувати у потрібному масштабі.

Quantum Pilot розроблений, щоб перетворити це дослідження на повторюваний процес.

«Критичним входом у розробку квантових застосувань є ефективне та ретельне зіставлення випадків використання з квантовими обчислювальними рішеннями», — сказав генеральний директор Zapata Sumit Kapur.

Ідея полягає в тому, щоб запобігти перетворенню квантової стратегії на сукупність роз’єднаних експериментів. Отримані під час оцінки знання можуть, навпаки, надходити до наступних проєктів у міру вдосконалення алгоритмів і апаратури.

Як працює Quantum Pilot

Quantum Pilot об’єднує три системи, які охоплюють різні етапи процесу розробки застосувань.

Першою є Quantum Graph, власний рівень знань, що поєднує потенційні застосування з алгоритмами, академічними дослідженнями та дорожніми картами квантової апаратури. Zapata раніше описувала Quantum Graph як структуровану базу знань, що демонструє, як проблеми, алгоритми та апаратні ресурси взаємопов’язані.

Другим компонентом є Quantum Engine, який виконує більшу частину обчислювальної роботи. Він включає інструменти та AI‑агенти для вибору алгоритмів, проектування експериментів, бенчмаркінгу апаратури та оцінки квантових ресурсів.

Оцінка ресурсів особливо важлива, оскільки алгоритм, який виглядає привабливим з математичної точки зору, може вимагати нереалістичної кількості фізичних кубітів або непрактичного часу виконання, коли враховуються корекція помилок та апаратні обмеження.

Третім компонентом є Quantum Assurance, який поєднує експертний огляд із формальними методами верифікації, спрямованими на надання більш переконливих доказів того, що квантове програмне забезпечення працює так, як очікується.

Разом ці три рівні мають відповісти на послідовність питань: Чи підходить ця бізнес‑проблема для квантових обчислень? Який алгоритм має її вирішити? Що потрібно для його виконання? Чи правильна запропонована реалізація? І коли економічна вигода може виправдати її фактичне впровадження?

Quantum Pilot також інтегрований у ширший програмний стек Orquestra від Zapata, який охоплює оцінку випадків використання, оцінку ресурсів, алгоритми, гібридні квантово‑класичні робочі процеси та доступ до кількох апаратних середовищ.

Агентний ШІ зустрічає оцінку квантових ресурсів

Штучний інтелект також стає частиною робочого процесу розробки квантових технологій.

На початку цього року Zapata розпочала співпрацю з NVIDIA над агентною AI‑системою, спрямованою на автоматизацію оцінки квантових ресурсів, завдання, яке може вимагати експертизи у галузі молекулярного моделювання, квантових алгоритмів, архітектур апаратури та корекції помилок.

Початкова увага співпраця Zapata та NVIDIA була зосереджена на застосуваннях квантової хімії, таких як відкриття ліків, енергетика та передові матеріали. Компанії розробляють скоординованих AI‑агентів, здатних виконувати частини процесу бенчмаркінгу та оцінки, які традиційно вимагали значних ручних досліджень.

За словами Zapata, робочий процес поєднує оркестрацію ШІ, безперервно верифіковані квантові робочі процеси та модель здійсненності, що намагається передбачити вимоги до апаратури ще до початку обчислень. Для моніторингу та встановлення обмежень у багатагентній архітектурі використовується Agent Toolkit від NVIDIA.

Ці можливості зараз інтегруються у ширшу середу Quantum Pilot.

Це цікаве застосування агентного ШІ, оскільки агенти не позиціонуються як заміна самих квантових комп’ютерів. Навпаки, їх використовують для автоматизації частини наукової роботи, необхідної для визначення, чи може квантовий комп’ютер економічно розв’язати конкретну задачу.

Формальна верифікація може стати все важливішою

Ще одним відмінним аспектом є акцент Zapata на формальній верифікації.

У традиційній розробці програмного забезпечення тестування, як правило, перевіряє, чи програма дає очікувані результати за різних умов. Формальна верифікація йде далі, використовуючи математичні методи для встановлення того, що програмне забезпечення задовольняє задані властивості.

Квантове програмне забезпечення створює складне середовище для традиційної валідації, оскільки все складніші алгоритми в кінцевому підсумку мають бути перетворені у квантові схеми та виконані на системах, де шум, корекція помилок і апаратні обмеження можуть суттєво впливати на результати.

Zapata працює з Університетом Меріленду над підходом із пріоритетом верифікації, який починається з математичних доказів коректності, а не зі створення програмного забезпечення спочатку та його подальшої верифікації.

Дослідження спочатку застосовується до алгоритму факторизації Шора, проте компанія вважає, що подібні методології згодом можуть розширитися на квантову хімію, матеріалознавство, оптимізацію та фінанси.

Quantum Assurance втілює цю філософію в Quantum Pilot.

Це не усуває невизначеність, пов’язану з квантовими обчисленнями. Формальна верифікація може допомогти встановити, чи алгоритм або його реалізація коректні, але не може зробити недоросле обладнання комерційно життєздатним. Однак вона потенційно може зменшити інше джерело невизначеності, оскільки квантові застосування стають все складнішими.

Реальні проєкти демонструють, чому важливий вибір застосувань

Попередні проєкти Zapata для підприємств ілюструють, чому систематичне відхилення невідповідних випадків використання може бути майже так само цінним, як і знаходження перспективних.

У співпраці з BP над варіаційним квантовим власником (VQE) Zapata досліджувала, чи зможуть квантові комп’ютери зрештою прискорити молекулярні симуляції. Аналіз виявив можливості скорочення обчислювальних вимог, але також дійшов висновку, що впровадження на рівні підприємств залишатиметься на відстані кількох років.

У роботі з BBVA компанія аналогічно вивчала квантові підходи до обчислювально інтенсивних монте‑карло симуляцій, що використовуються у розрахунках фінансових ризиків. Проєкт виявив потенційні алгоритмічні переваги, проте також показав, що застосування не є здійсненним на близькострокових квантових пристроях.

Інші проєкти принесли більш негайно корисні результати завдяки квантово‑натхненим підходам. У проєкті з автомобільним виробництвом для BMW та Центром квантової інженерії MIT Zapata застосувала генеративні моделі тензорних мереж для планування виробництва, досліджуючи, чи методи, натхненні квантовими обчисленнями, можуть покращити великі оптимізаційні задачі за допомогою класичної інфраструктури.

Ця суміш позитивних і негативних результатів підкреслює важливу складову розробки квантових застосувань: підприємствам потрібні механізми, які визначають не лише, де квантові обчислення можуть працювати, а й де інвестиції слід відкласти.

Продовжуючи повернення Zapata до квантового програмного забезпечення

Quantum Pilot також являє собою останню стадію оновленого фокусу Zapata на квантовому програмному забезпеченні.

Компанія пройшла масштабну реструктуризацію, перш ніж повернути увагу до своїх початкових коренів у квантових обчисленнях. У квітні Zapata залучила переповнену стратегічну фінансову раунду в розмірі 15 мільйонів доларів для розширення наукових, інженерних, продуктових та комерційних команд, про що раніше повідомляв Unite.AI.

Тепер її технологічний портфель включає Orquestra, Quantum Graph, Quantum Pilot та Bench‑Q — інструментарій, що виник у рамках програми DARPA Quantum Benchmarking. Zapata брала участь у різних технічних напрямках програми, включаючи ідентифікацію випадків використання, розробку алгоритмів та оцінку ресурсів апаратури.

Компанія також продемонструвала квантово‑класичні підходи поза межами чистого бенчмаркінгу. Її дослідження з академічними та біотехнологічними партнерами використало квантово‑класичну генеративну модель для розробки кандидатних молекул, спрямованих на KRAS, з 15 запропонованими молекулами, синтезованими та двома, визначеними як перспективні кандидати для подальшого вивчення.

Квантова гонка виходить за межі апаратного забезпечення

Запуск Quantum Pilot відображає ширший зсув у тому, де конкуренція в галузі квантових обчислень зрештою може розвиватися.

Створення стійкого до помилок квантового апаратного забезпечення залишається однією з визначальних технічних проблем галузі. Однак все більш потужні машини матимуть обмежену комерційну цінність, якщо у підприємств не буде готових до запуску застосувань.

Це створює паралельну гонку навколо алгоритмів, оцінки ресурсів, середовищ розробки, бенчмаркінгу, верифікації та інституційних знань.

Quantum Pilot — це спроба Zapata упакувати ці дисципліни в систему, яку підприємства можуть використовувати, перш ніж точно визначити, який квантовий апарат зрештою виконуватиме їхні робочі навантаження.

Такий апаратно-агностичний підхід може стати все більш актуальним, якщо різні архітектури виявляться кращими для різних класів задач. Він також дозволяє компаніям продовжувати оцінювати застосування, поки дорожні карти апаратного забезпечення змінюються під їхнім впливом.

Головне питання полягає в тому, чи зможуть організації перетворити роки квантових експериментів на інституційну спроможність, а не лише на серію доказів концепції.

Quantum Pilot не усуває невизначеність щодо того, коли з’явиться комерційно значуща квантова перевага. Натомість він розроблений на основі більш практичного припущення: підприємства, які хочуть скористатися майбутніми досягненнями апаратного забезпечення, потребують дисциплінованого підходу до визначення того, що варто будувати задовго до готовності апаратури.