Postquant Labs ha annunciato il rilascio di Quip Virtual Machine, un ambiente di programmazione ed esecuzione progettato per unificare l’accesso a differenti architetture di calcolo quantistico e tradizionale. La macchina virtuale è disponibile sulla testnet Aglais della rete Quip e introduce un insieme comune di istruzioni attraverso il quale gli sviluppatori possono descrivere problemi computazionali senza dover realizzare implementazioni completamente separate per i diversi produttori di hardware. La piattaforma è accompagnata dai primi smart contract quantistici, che consentono di pubblicare programmi eseguibili attraverso la rete e di associare un pagamento al loro utilizzo. Il progetto affronta la frammentazione degli ambienti di programmazione quantistica, oggi caratterizzati da strumenti, rappresentazioni dei circuiti e modelli economici differenti, come Qiskit, Q# e Cirq. L’obiettivo è rendere possibile la distribuzione dei carichi di lavoro fra sistemi quantistici a porte logiche, quantum annealer e computer classici mediante un linguaggio comune basato sulla descrizione dei vincoli.
La Quip Virtual Machine è stata progettata prendendo come riferimento concettuale la Ethereum Virtual Machine, adattando il principio di un ambiente di esecuzione condiviso alle caratteristiche del calcolo quantistico. Gli sviluppatori definiscono un problema mediante un linguaggio dichiarativo orientato ai vincoli, mentre il sistema provvede a trasformare la rappresentazione comune nelle istruzioni richieste dall’architettura di destinazione. I programmi possono quindi essere compilati per hardware differenti e distribuiti attraverso Quip Network, utilizzando una struttura di costi definita prima dell’esecuzione. L’ambiente impiega crediti di calcolo condivisi per rappresentare il consumo delle risorse, riducendo la necessità di confrontare direttamente le diverse unità di fatturazione dei singoli fornitori. L’esecuzione combina risorse quantistiche e tradizionali: le prime affrontano le operazioni compatibili con le proprie caratteristiche, mentre i sistemi classici possono essere utilizzati per confrontare, verificare e validare i risultati restituiti.
Il sistema prevede anche una modalità di pubblicazione dei programmi che permette agli sviluppatori di renderli disponibili ad altri utenti della rete e ricevere un compenso quando vengono eseguiti. Gli smart contract quantistici introducono quindi una struttura attraverso la quale la disponibilità di un programma può essere distinta dall’hardware utilizzato per eseguirlo. Il meccanismo è destinato a facilitare la distribuzione delle applicazioni, consentendo a chi sviluppa algoritmi di concentrarsi sulla formulazione del problema e sui risultati richiesti anziché sulla gestione delle singole piattaforme. La possibilità di utilizzare computer classici durante le verifiche assume particolare importanza nella fase attuale del calcolo quantistico, nella quale la disponibilità di risorse hardware, la variabilità dei dispositivi e le limitazioni delle architetture richiedono confronti frequenti fra soluzioni differenti.
Le prime dimostrazioni hanno incluso problemi di ottimizzazione combinatoria, con tempi di risposta generalmente compresi fra 0,1 e 0,3 secondi per i due solver esaminati. Questi risultati si riferiscono agli specifici test effettuati e non costituiscono una misura generale delle prestazioni della macchina virtuale rispetto a tutte le architetture quantistiche disponibili. Postquant Labs ha inoltre avviato attività di valutazione con ricercatori della Monash University, della University of Notre Dame e della Purdue University, mentre SiC Systems sta considerando l’impiego dell’infrastruttura nell’ambito dell’ottimizzazione di processi industriali complessi. Fra le applicazioni di interesse figurano problemi combinatori collegati alla progettazione, al controllo e alla gestione di processi di produzione chimica e biologica, nei quali la rapidità di esplorazione delle soluzioni rappresenta un requisito operativo.
Il rilascio iniziale di Quip Virtual Machine costituisce una piattaforma sperimentale per verificare la possibilità di utilizzare una rappresentazione condivisa dei programmi su hardware quantistico eterogeneo. L’architettura comprende un livello di astrazione per la definizione dei problemi, un ambiente di compilazione e distribuzione, un sistema di contabilizzazione delle risorse e procedure di verifica attraverso calcolo classico. Il supporto simultaneo a sistemi gate-based, annealer e computer tradizionali permette di sviluppare applicazioni ibride senza vincolare preventivamente la descrizione del problema a una singola famiglia di dispositivi. La disponibilità della testnet Aglais consente di sperimentare queste funzionalità, mentre le successive evoluzioni dovranno dimostrare l’efficacia della portabilità dei programmi e del modello economico in presenza di carichi di lavoro più complessi e di architetture quantistiche con caratteristiche operative differenti.
Questo articolo è stato redatto con il supporto di strumenti di intelligenza artificiale (AI)