Pilvipohjainen kvanttilaskenta

**[[Pilvipalvelu|Pilvipohjainen]] [[kvanttilaskenta]]** on ohjelmien suorittamista kvanttiemulaattoreilla, -simulaattoreilla tai -prosessoreilla pilvipalveluiden välityksellä. Pilvipalveluita hyödynnetään yhä useammin kvanttiprosessien suorittamiseksi. Kvanttitietokoneet saavuttavat valtavan laskentatehonsa hyödyntämällä ja muuntamalla kvanttimekaniikkan ominaisuuksia ja ilmiöitä laskentatehoksi. Pilvipohjainen kvanttilaskenta perustuu käyttäjien mahdollisuuteen hyödyntää kvanttilaitteistoja sekä -ohjelmistoja internet-yhteyden välityksellä.

## Sovellutus
Pilvipohjaista kvanttilaskentaa käytetään useissa yhteyksissä:

* Opetuksessa opettajat voivat käyttää pilvipohjaista kvanttilaskentaa auttaakseen oppilaitaan ymmärtämään kvanttimekaniikkaa paremmin sekä toteuttamaan ja testaamaan kvanttialgoritmeja.
* Tutkimuksessa tutkijat voivat käyttää pilvipohjaisia kvanttiresursseja muun muassa testaamaan kvanttitietoteorioita, suorittaa kokeita, vertailla arkkitehtuureja.
* Peleissä kehittäjät voivat käyttää pilvipohjaisia kvanttiresursseja luodakseen kvanttipelejä, jotka esittelevät käyttäjille kvanttikäsitteitä.
* Digitaalisessa muutoksessa, jonka pohjalta on saatavilla valtavia määriä arvokasta dataa, joka on hyödynnettävissä erinäisten analyysien ja ennusteiden luomiseksi.
* Pilvipohjaisessa kvanttisovelluskehityksessä luodaan räätälöityjä sovelluksia muun muassa pienyrityksien tueksi.

## Pilvipohjaisen kvanttilaskennan alustat
**2013** - Bristolin yliopisto julkisti Quantum In The Cloud -alustan. Alustan tarjonta koostuu kvanttisimulaattorista ja neljän kubitin optisesta kvanttijärjestelmästä.

**2014** - Google avasi pääsyn Quantum Playground -alustan. Playgroundissa on saatavilla kvanttisimulaattori, yksinkertainen käyttöliittymä, komentosarjakieli ja 3D kvanttitilojen visualisointi. Googlen Quantum AI -työryhmä julkisti päivityksen koskien Willow -kvanttisirua, joka kykenee ratkaisemaan perinteisen vertailuissa käytetyn monimutkaisen laskennan viidessä minuutissa, kun vastaavan laskennan suorittamiseen nykyajan tehokkaimmilta supertietokoneilta kestäisi 10 kvadriljoonaa (eli 10²⁵) vuotta. Willow -sirun kehitys on käynnissä, eikä sen kyvykkyydet ole vielä saataville käyttäjille pilvipalveluiden välityksellä.

**2016** - IBM yhdisti kvanttitietokoneen pilvepalveluihin. IBM Quantum Platform -alusta (alkujaan IBM Quantum Experience) mahdollistaa yksinkertaisten ohjelmien luomisen sekä suorittamisen pilvipalvelu-alustalla. 

**2018** - Rigetti Computing julkaisi Quantum Cloud Services -alustan. Alusta tarjoaa pääsyn hybridilaskentajärjestelmiin, jotka yhdistävät Rigettin omat kvanttiprosessorit sekä perinteiset palvelimet samassa datakeskuksessa. Rigetti oli julkistanut edellisenä vuonna ensimmäisen ohjelmoitavan pilvikäyttöä hyödyntävän Quil-ohjelmointikielen, Quil-ohjelmistokehityspaketin sekä pyQuil Python-kirjaston. 2024 Rigetti Computing toi markkinoille Ankaa-3:n, 84-kubitin kvanttitietokoneen, joka saavuttaa 99,5 prosentin mediaanisen kahden kubitin portin täsmällisyyden. Kyseinen järjestlmä tarjotaan saataville myös Microsoftin sekä Amazonin pilvipalveluiden kautta, 2025 alkupuolella.

**2018** - Palo Altossa sijaitseva D-Wave toi markkinoille Leap™ Quantum Cloud Service -alustan. Leap tarjoaa reaaliaikaisen yhteyden D-Waven kvanttiprosessoreihin, joka mahdollistaa kvanttisovellusten kehittämisen ja suorittamisen etänä. Alusta sisältää avoimen lähdekoodin työkaluja ja resursseja kavanttiohjelmoinnin tueksi.

**2019** - Amazon (AWS) julkaisi Braket -alustan. Braket tarjoaa pääsyn IonQ:n, IQM:n, Rigettin, Xanadun, QuEran ja Oxford Quantum Circuitsin kvanttitietokoneisiin. D-Wave-koneita voidaan käyttää AWS Marketplacen kautta. Braket tarjoaa myös kvanttialgoritmien kehitysympäristön ja simulaattorin. 

**2020** - QuTech (Delftin teknillinen yliopisto) julkaisema Quantum Inspire on ensimmäinen alusta Euroopassa, joka tarjoaa pilvipohjaista kvanttilaskentaa. Quantum Inspire on 5-kubitin transmon-prosessorin ohella maailman ensimmäinen alusta, jolla on verkon kautta pääsy täysin ohjelmoitavaan 2-kubittiseen (elektronin spiniin perustuva) kvanttiprosessoriin.

**2020** - Xanadu avasi Xanadu Quantum Cloud -alustan, joka tarjoaa käyttäjilleen pääsyn 8 sekä 12-kubitin laitteistoihin. 

**2021** - Microsoft avasi julkiseen käyttöön Azure Quantum -alustan. Alustaa on hyödynnetty eri opetusalan sekä tutkimuksen parissa, edustajat akateemisista tutkijoista ja professoreista koululaisiin ovat rakentaneet alustan työkaluja hyödyntämällä ohjelmia, jotka suorittavat erilaisia kvanttialgoritmeja. Kuluttajat pyrkivät hyödyntämään nopeaa laskentaa muun muassa rahoitusmarkkinoiden mallintamiseen ja kehittyneempien tekoälyjärjestelmien luomiseen. Alustan tarjoamien ominaisuuksien avulla ihmiset voivat kokea ja oppia lisää kvanttitekniikan tuomista hyödyistä ja mahdollisuuksista. Azure Quantum tarjoaa pääsyn Quantinuumin, Atom Computingin, IonQ:n, Rigettin laitteistoihin ja ohjelmistoihin. Alustalla tarjoaa myös rajoitetulla käytöllä PASQALin kvanttiresursseja.

**2023** - Quandela Cloud on Quandelan tarjoama alusta, joka on ensimmäinen eurooppalainen pilvipalveluiden välityksellä fotonista kvanttitietokonetta tarjoava palvelu. Käyttöliittymä hyödyntää Perceval -ohjelmointikieltä, jolle on verkossa tarjotaan ilmaiseksi opetusmateriaalia.

**2023** - qBraid Lab on tarjonnut qBraid -alustallaan pääsyn IBM:n, D-Waven, Xanadun, Oxford Quantum Circuitsin, Rigettin ja IonQ:n laitteistoihin sekä Amazon Braketin simulaattoreihin.

**2024** - IQM Quantum Computers julkisti Reaktorin kanssa yhteistyössä kehitetyn pilvipohjaisen alustansa IQM Resonancen. Alusta mahdollistaa IQM:n kvanttijärjestelmien hyödyntämisen ja antaa käyttäjille mahdollisuuden suunnitella, kehittää, testata ja vertailla kvanttialgoritmeja.

## Lähteet