AWS加入开源框架PennyLane指导委员会

AWS宣布加入开源项目PennyLane的指导委员会,要与量子计算机创业公司Xanadu合作,共同发展PennyLane,目的是要将机器学习和量子运算的概念融合在一起,构建更好的开发和研究工具。PennyLane是一个跨平台的Python函数库,用于量子计算机的可微分程序开发,能以训练神经网络的方式,训练量子计算机。

AWS提到,机器学习花了30年的时间,才真正进到人们的生活中,尽管运算能力的改进是机器学习兴起的主要原因,但是过去10年,友善的开源软件生态系统,也是许多机器学习成功故事的重要元素,开源软件跨全球社群加速了创新。

而AWS认为,现在量子运算的研究,跟机器学习早期的发展情况很像,学术界和业界每天都在贡献新的想法、算法,并改进硬件,但是有一些共同的障碍仍然存在,而且量子运算研究人才,通常需要多年专业训练,才能做出贡献,而这种情况也与机器学习早期发展相同。

目前各大云计算都开始提供自家的量子运算服务,包括AWS的Amazon Braket,用户能以云计算服务的方式,取用量子计算机资源,而AWS提到,他们希望量子运算可以更普及,供不同社群取用,并将数十年在机器学习的经验,用来发展量子计算机领域。

AWS认为PennyLane就是答案,PennyLane这个开源项目,试图弥合量子运算和机器学习两社群中间的鸿沟。

量子运算界过去只专注研究大规模无嘈杂量子计算机上,希望获得大幅的运算能力进步,这些研究证明了量子计算机的确有很大的潜力,但是需要的设备也非比寻常,因此科学家退一步开始研究嘈杂中等规模量子系统(Noisy Intermediate Scale Quantum,NISQ) ,开发相对较少的嘈杂量子位元设备,而启发式新型量子算法应运而生,这是一种不能保证最佳解,但是可以接近正确答案的实际方法,研究人员相信这些算法能用来进行化学计算,或是各种优化计算。

机器学习和量子运算的概念存在相似性,AWS提到,启发式NISQ机制的量子算法,和训练神经网络的原理相同,机器学习中调整权重以及算法收敛等各个部分,都能对应到量子运算研究中,而用量子计算机来构建可预测性机器学习模型,也是最近当红的研究领域。

PennyLane便是创建在机器学习和量子运算间的相似性上,紧密结合各个领域以加速创新,特别是PennyLane引入了全新范式——量子可微分程序开发,将机器学习自动微分的基本概念,扩展到量子电路中,因此研究人员不需要重新发明轮子,用PennyLane就可以直接使用现有机器学习函数库来训练量子电路,就像是训练神经网络一样,让量子运算研究通过成熟的机器学习工具获得加速,机器学习专家也可以使用熟悉的工具和术语,开始量子运算的研究。

AWS与PennyLane团队在过去一年的合作,将PennyLane带入Amazon Braket,现在用户可以使用PennyLane构建变体算法,在Amazon Braket全托管模拟器上进行微调。AWS提到,这项成果仅是开端,已经有更多的研究被移植到软件框架,以更普及的方式供其他研究人员取用,而新软件功能也开辟新的研究途径,正向反馈驱动研究向前发展。