Аппаратное обеспечение очень важно, идёт ли речь о классических вычислительных системах или же использующих квантовые эффекты. Но оно — лишь одна половина уравнения. Вторая, без которого не будет функционировать никакое прикладное ПО — операционная система. И если у обычных компьютеров здесь сложился консенсус, то в области квантовых вычислений молодой стартап Riverlane, пожалуй, стал первым, кто задумался о концепции единой универсальной ОС для подобного рода систем.
В мире квантовых вычислений сейчас наблюдается аналогичная эре ранних ПК ситуация. Нет единой ОС, нет совместимости, нет даже единой технологии аппаратной части: разные разработчики применяют и разные решения, используют кремний, фотонику, сверхпроводимость или ионные кубитные ловушки. Те немногие системы что уже используются для полезных вычислений, к примеру, машины IBM или Google, используют свои внутренние аналоги ОС, полностью скрытые от пользователей и абсолютно лишенные переносимости на иные квантовые платформы.
Молодой стартап Riverlane замахнулся на серьёзную задачу — стать аналогом Microsoft в мире квантовых вычислений. Его команда разработчиков работает над созданием универсальной квантовой ОС под названием Deltaflow.OS. В её основе лежит, в сущности, та же идея что и в классических ОС — вместо прямой работы с «железом» ввести универсальный уровень аппаратной абстракции (HAL), с которым будущим создателям прикладного ПО работать было бы намного легче, нежели при подходе, используемом сейчас.
Riverlane не ограничивается теорией — они успешно продемонстрировали прототип Deltaflow.OS, успешно запустив на квантовом компьютере Оксфордского университета задачу вычисления осцилляций Раби (т.н. оптическая нутация). Для квантовых систем такая задача является аналогом «hello world» для классических компьютеров и языков программирования. Результаты декларируются впечатляющие, и Riverlane уверенно утверждает, что их ОС позволит ускорить ряд задач квантовых вычислений на порядки в сравнении с подходом, например, IBM.
Так, задачи вычислительной химии могут работать в 30 раз быстрее на квантовых машинах ближайшего будущего — на системы отдалённого будущего Riverlane пока не замахивается. А когда дело доходит до квантового аналога коррекции ошибок, важнейшего элемента при построении более мощных систем, Deltaflow.OS сможет поднять производительность в 1000 раз.
Сама система достаточно многослойная и использует как классические ЦП, так и прослойки на базе ПЛИС. Но в отличие от классических прослоек в Windows или Linux, такой подход не замедлит, а ускорит работу ПО, поскольку самая быстрая, квантовая часть системы будет использоваться намного эффективнее. К тому же упростится и сам процесс разработки программного обеспечения. Подробнее об этом написано на сайте Riverlane.
Ранее основанный Riverlane консорциум, куда входят как другие квантовые стартапы, вроде Oxford Quantum Circuits, так и крупные игроки, такие, как Hitachi Europe, уже смог получить финансирование в объёме £7.6 миллионов от правительства Великобритании. И судя по показанным результатам, эти деньги не пропали зря. Установить Deltaflow.OS планируется использовать на всех будущих британских квантовых системах, благо её универсальность это позволяет. Правоту подхода Riverlane подтверждает, как минимум, один из разработчиков квантового аппаратного обеспечения, компания Oxford Ionics.
Впрочем, к проблеме доступности квантовых вычислений есть и другой подход, облачный. Например, Amazon представила сервис Bracket, позволяющий разрабатывать и отлаживать программы для платформ D-Wave, IonQ и Rigetti. Кроме того, до массового внедрения всё равно нередко приходиться использоваться симуляторы вроде Atos Quantum Learning Machine.