Amazon Braket

양자 컴퓨팅을 사용한 탐색 및 실험

Amazon Braket은 양자 알고리즘을 탐색 및 설계하고, 시뮬레이션된 양자 컴퓨터에서 테스트하고, 다양한 양자 하드웨어 기술 중 선택하여 실행할 수 있는 개발 환경을 제공함으로써 양자 컴퓨팅을 시작할 수 있도록 지원하는 완전관리형 서비스입니다.

양자 컴퓨팅은 양자 역학의 법칙을 활용하여 정보 처리를 위한 더 강력한 도구를 구축함으로써 고전 컴퓨터의 범위를 넘어서는 연산 문제를 해결할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. 컴퓨팅에 대한 이러한 접근 방식은 에너지 저장, 화학 공학, 재료 과학, 신약 개발, 최적화 및 기계 학습과 같은 영역을 혁신할 수 있습니다. 하지만 이러한 문제들을 정의하고 이를 해결하기 위해 양자 컴퓨터를 프로그래밍하려면 새로운 기술들이 필요합니다. 이와 동시에, 알고리즘을 실행하고 설계를 최적화할 수 있는 양자 컴퓨팅 하드웨어에 액세스하려면 비용이 많이 들고 번거로울 수 있습니다. 이로 인해 기술의 현재 상태를 평가하고 잠재성을 극대화하기 위해 리소스를 투자할 시기를 계획하기가 어려워졌습니다.

Amazon Braket은 개발자, 연구자 및 과학자들이 양자 컴퓨팅을 탐색, 평가 및 실험할 수 있는 서비스를 제공함으로써 이러한 어려움을 극복할 수 있도록 지원합니다. Amazon Braket을 사용하면 처음부터 자체 양자 알고리즘을 설계하거나, 사전에 구축된 일련의 알고리즘에서 선택할 수 있습니다. 자체 알고리즘을 정의하면 Amazon Braket은 구현 문제를 해결하고 구현을 확인하는 데 도움이 되는 완전관리형 시뮬레이션 서비스를 제공합니다. 준비가 되면 Rigetti의 게이트 기반 초전도체 컴퓨터, D-Wave의 양자 어닐링 초전도체 컴퓨터, IonQ의 이온 트랩 컴퓨터 등 다양한 양자 컴퓨터 중에서 선택하여 알고리즘을 실행할 수 있습니다. Amazon Braket은 고전적 작업과 양자 작업을 결합하는 하이브리드 알고리즘을 더 쉽게 개발할 수 있도록 고전적 컴퓨팅 리소스를 관리하고 양자 하드웨어에 대한 지연 시간이 짧은 연결을 설정할 수 있도록 지원합니다. Amazon Braket을 사용하면 양자 컴퓨팅을 탐색하고, 그 잠재력을 평가하며, 미래를 위한 전문성을 쌓을 수 있습니다.

이점

신속하게 시작

Amazon Braket은 인프라를 설정 및 관리하고 여러 공급업체와 액세스를 협상하고 서로 다른 환경을 통합하기 위해 코드를 작성할 필요 없이, 양자 알고리즘을 설계, 테스트 및 실행할 수 있는 단일 환경을 제공합니다. Amazon Braket은 가능한 애플리케이션을 탐색하고 결과를 시각화하며 양자 알고리즘을 최적화하는 데 사용할 수 있는 완전관리형 Jupyter 노트북을 제공합니다. 사용자는 사전 설치된 개발자 도구, 샘플 알고리즘, 쉽고 빠르게 시작하는 데 도움이 되는 자습서가 포함된 노트북을 선택할 수 있습니다.

다양한 기술로 실험

Amazon Braket을 사용하면 게이트 기반 및 양자 어닐링 초전도체, 이온 트랩 하드웨어를 비롯한 다양한 유형의 양자 컴퓨터에 액세스할 수 있습니다. Amazon Braket의 크로스 플랫폼 개발자 도구는 일관된 환경을 제공하므로 여러 개발 환경을 학습할 필요가 없고 다양한 양자 하드웨어 기술로 작업하여 자사의 애플리케이션에 가장 적합한 물리적 구현을 쉽게 파악할 수 있습니다.

하이브리드 양자 및 고전적 알고리즘 실행

Amazon Braket을 사용하면 양자 연산을 고전적 컴퓨팅 인스턴스에서 실행되는 최적화 및 기타 프로세스와 결합하는 하이브리드 양자 알고리즘을 손쉽게 실행할 수 있습니다. 이를 통해 오늘날의 양자 컴퓨팅 시스템에 내재된 오류의 영향을 완화하는 데 도움이 되는 반복 시스템을 만들 수 있습니다. Amazon Braket은 효율성 극대화와 비용 절감에 필요한 리소스를 오케스트레이션함으로써 하이브리드 알고리즘을 완전관리형 작업으로 실행할 수 있도록 지원합니다.

전문가의 도움 받기

Amazon Quantum Solutions Lab은 새로운 양자 애플리케이션의 개발을 가속화하도록 지원하는 공동 연구 프로그램입니다. Quantum Solutions Lab은 사용자를 Amazon의 양자 컴퓨팅 전문가 및 해당 기술/컨설팅 파트너와 연결하여 양자 컴퓨팅의 잠재적 용도를 파악하고, 사내 전문성을 구축하며, 양자 알고리즘 설계 및 테스트를 위한 프로그램에서 협력할 수 있도록 지원합니다.

작동 방식

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학습

Amazon Braket은 양자 컴퓨팅을 빠르게 시작할 수 있도록 단계별 안내서, 자습서 및 리소스 라이브러리를 제공합니다.

설계

Amazon Braket 콘솔에서 직접 완전관리형 Jupyter 노트북을 사용하여 양자 알고리즘을 설계할 수 있습니다. 샘플 노트북을 사용하면 사전 설치된 개발자 도구, 예제 알고리즘, 쉽게 시작하는 데 도움이 되는 설명서에 액세스할 수 있습니다.

테스트

고전적 하드웨어에서 실행되는 시뮬레이터를 사용하면 코드 문제를 쉽게 해결하고 설계를 최적화함으로써 알고리즘 개발을 가속화할 수 있습니다. Amazon Braket은 시뮬레이션을 완전관리형 서비스로 실행하여 필요한 컴퓨팅 인스턴스를 자동으로 설정하고, 시뮬레이션을 실행하고, Amazon S3에 결과를 게시하고, 완료되면 리소스를 종료합니다.

실행

선택한 양자 하드웨어에서 양자 알고리즘을 실행할 수 있으며 사용한 시간에 대해서만 비용을 지불하면 됩니다. 하이브리드 양자 알고리즘을 실행하도록 선택하면 Amazon Braket이 필요한 고전적 컴퓨팅 리소스를 자동으로 구성하고 고전적 작업과 양자 작업 간의 워크플로를 관리합니다.

분석

완료되면 자동으로 알림을 받으며 결과는 Amazon S3에 저장됩니다. Amazon Braket은 완료 상태 및 실행 시간 등의 이벤트 로그와 성능 지표를 Amazon CloudWatch에 게시합니다.

양자 애플리케이션

유용한 양자 애플리케이션을 설계하려면 새로운 기술과 근본적으로 다른 문제 해결 방법이 필요합니다. 이러한 전문성을 쌓으려면 시간이 걸리고 양자 기술과 프로그래밍 도구에 액세스해야 합니다. Amazon Braket은 조직이 오늘날 양자 컴퓨터의 잠재력을 탐구하고 미래를 준비하는 데 도움이 됩니다.

양자 시스템의 시뮬레이션

비록 많은 근사법이 도입되었지만, 물리학 및 화학을 기반으로 하는 고전 컴퓨터에서 양자 시스템을 시뮬레이션하는 것은 여전히 상당히 어려운 일입니다. 하지만 양자 역학적 상태를 본질적으로 조작할 수 있는 능력과 양자 컴퓨터의 고유한 특징은 분자의 전자 구조를 기술하는 것과 같은 중요한 문제를 효율적으로 해결할 수 있는 잠재력을 만들어냅니다. 양자 시스템 시뮬레이션은 새로운 물질 및 촉매의 설계, 신약 개발, 고온 초전도체 탐사를 비롯하여 광범위하게 응용할 수 있습니다.

최적화

최적화 문제는 통신, 공급망 물류 및 금융 서비스를 비롯한 여러 산업 전반에서 보편적으로 발생합니다. 가능한 조합의 수가 복잡성을 증가시킴에 따라, 일련의 대안으로부터 최적의 접근 방식을 찾는 것이 고전적 시스템에는 무리가 될 수 있습니다. 양자 컴퓨팅은 예를 들어 선형 프로그래밍 알고리즘과 Monte Carlo 메서드를 가속화하여 조합 최적화 분야에서 이러한 다양한 문제를 해결하는 데 사용할 수 있습니다. 미래에 오류가 수정된 양자 컴퓨터는 비약적으로 향상된 속도를 제공하겠지만, 가까운 시일 내에 디바이스를 사용하여 휴리스틱 알고리즘을 실행할 수 있습니다(이미 이점을 제공하고 있을 수도 있음).

기계 학습

기계 학습은 시스템이 데이터를 학습하고 패턴을 식별하며 자율적으로 의사 결정을 내리는 방법을 제공합니다. 오류가 수정된 확장 가능한 양자 컴퓨터는 추천 시스템, 분류를 위한 지원 벡터 시스템 등 기계 학습에서 널리 사용되는 많은 도구를 개선할 수 있습니다. 또한 양자 컴퓨팅은 더 풍부한 학습 모델을 제공할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. 일반적으로 데이터 세트가 매우 크기 때문에 가까운 시일 내에는 양자 기계 학습이 미치는 영향이 제한적일 것입니다. 그러나 초기에 탐색을 시작한다면 미래의 양자 하드웨어를 기계 학습에 더 효과적으로 사용하는 방법에 대한 유용한 통찰력을 얻을 수 있습니다.

양자 하드웨어 기술

게이트 기반 초전도 큐비트

초전도 큐비트는 초저온에서 작동하는 초전도 전기 회로로 제작됩니다. Amazon Braket은 Rigetti의 초전도 큐비트 기반 양자 하드웨어에 대한 액세스를 제공합니다.

게이트 기반 이온 트랩

이온 트랩 방식의 양자 컴퓨터는 이온이라고 부르는 하전된 원자의 전자 상태를 사용하여 큐비트를 구현합니다. 전자기장을 이용해 이온을 자유 공간에 가두고 띄워두는 방식입니다. Amazon Braket은 IonQ의 이온 트랩 양자 컴퓨터에 대한 액세스를 제공합니다.

양자 어닐링 초전도 큐비트

양자 어닐링은 물리적 프로세스를 사용하여 최적화 문제의 솔루션을 인코딩하는 저에너지 구성을 찾습니다. Amazon Braket은 D-Wave의 초전도 큐비트를 기반으로 양자 어닐링 기술을 사용하는 양자 컴퓨터에 대한 액세스를 제공합니다.

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