NVIDI
A ha annunciato oggi un'espansione della piattaforma open source NVIDIA CUDA-QTM con CUDA-Q Logical, un livello di orchestrazione che fornisce un approccio programmabile e verificabile allo sviluppo di applicazioni utili per i computer quantistici tolleranti ai guasti.
I processori quantistici tolleranti ai guasti con qubit logici sono essenziali per un utile calcolo quantistico, consentendo ai sistemi di superare gli errori inerenti ai qubit fisici in modo che possano eseguire i calcoli più grandi necessari per applicazioni pratiche come la scoperta di farmaci, la modellazione finanziaria e lo sviluppo di materiali.
Tuttavia, lo sviluppo di applicazioni per tali sistemi è una sfida di progettazione di codesign noiosa e dispendiosa in termini di tempo: una modifica a un algoritmo, codice di correzione degli errori, architettura hardware o altro componente QPU può modificare in modo significativo le risorse necessarie per eseguire qualsiasi applicazione.
Con CUDA-Q Logical, i ricercatori possono ora progettare e orchestrare i molti componenti necessari per le applicazioni di calcolo quantistico tolleranti ai guasti, passando facilmente tra le opzioni per identificare le configurazioni di sistema ottimali per le prestazioni con qubit logici.
“Il calcolo quantistico sta maturando in un’era di qubit logici e i ricercatori hanno bisogno di una piattaforma aperta e personalizzabile in grado di rappresentare tutti gli aspetti di un sistema tollerante ai guasti”, ha dichiarato Timothy Costa, vicepresidente e direttore generale di quantum di NVIDIA. “L’aggiunta di CUDA-Q Logical fornisce potenza e flessibilità per esplorare sistemi completamente integrati e co-ottimizzati indipendentemente dal tipo e dall’architettura qubit, riducendo drasticamente la timeline all’utile supercalcolo quantistico-GPU.”
CUDA-Q Logical è già utilizzato da produttori e laboratori QPU tra cui Fermi National Accelerator Laboratory, Infleqtion, IQM Quantum Computers, QCDesign Quantum Motion e Sandia National Laboratories.
Utilizzando CUDA-Q Logical, Iceberg Quantum ha modellato la sua architettura tollerante ai guasti per i qubit di Diraq, mostrando come 1.000 qubit logici possono essere creati con solo 150.000 qubit fisici, circa 10 volte in meno rispetto alle precedenti stime di Diraq. CUDA-Q Logical ha dato un modo senza precedenti per valutare rapidamente le potenziali implementazioni dell'architettura di Iceberg, contribuendo a ridurre drasticamente l'hardware necessario per un utile calcolo quantistico tollerante ai guasti.
Fermilab utilizza CUDA-Q Logical per esplorare le applicazioni tolleranti ai guasti
Nei primi lavori, i ricercatori di Fermilab hanno utilizzato CUDA-Q Logical per convalidare i risultati precedenti e valutare qubit fisici, runtime e altri requisiti di risorse attraverso diversi approcci di correzione degli errori e hardware quantistico.
Fermilab ha trasformato complicati progetti di sistemi di tolleranza ai guasti in un flusso di lavoro computazionale ripetibile e verificabile, accelerando lo sviluppo di algoritmi tolleranti ai guasti da cinque mesi a tre settimane, una velocità 7x.
“Il calcolo quantistico tollerante al fallimento è il percorso per sbloccare nuove scoperte scientifiche, ma arrivarci richiederà ai ricercatori di codesign di algoritmo, correzione degli errori, architetture e hardware insieme”, ha dichiarato Anna Grassellino, chief technology officer di Fermilab e direttore del Superconducting Quantum Materials and Systems Center. “Utilizzando CUDA-Q Logical, il nostro team ha esplorato le combinazioni di queste risorse in sole tre settimane, rispetto a quello che in genere avrebbe richiesto circa cinque mesi di costruzione di infrastrutture specializzate”.
Sandia crea un punto di riferimento per il futuro del Quantum Computing
QUOPS è un nuovo benchmark multipiattaforma indipendente sviluppato dai laboratori nazionali di Sandia che misura i progressi che i sistemi di calcolo quantistico stanno facendo verso applicazioni su scala di utilità.
Con QUOPS di Sandia, l'industria ha ora accesso a un metodo agnostico e hardware per confrontare i progressi verso obiettivi condivisi per i computer quantistici tolleranti ai guasti. Storicamente, i progressi nel calcolo quantistico sono stati misurati principalmente attraverso i progressi nei qubit fisici, aumentando il conteggio dei qubit, migliorando la fedeltà e estendendo la coerenza.
“A Sandia, non vediamo l’ora di vedere computer quantistici tolleranti ai guasti che aiutano a risolvere i problemi di importanza nazionale per il Dipartimento dell’Energia e gli Stati Uniti”, ha dichiarato Timothy Proctor, co-direttore del Quantum Performance Laboratory Laboratory di Sandia National Laboratories. “La nostra missione in questo momento è quella di realizzare questo prima, accelerando i progressi dei nostri partner del settore. Per fare ciò, noi, e altre parti interessate del calcolo quantistico, dobbiamo essere in grado di tracciare e prevedere la crescita delle capacità informatiche quantistiche. Abbiamo creato QUOPS per fare esattamente questo, e siamo entusiasti di vederlo utilizzato dai fornitori di calcolo quantistico e dai clienti”.
Sandia ha condiviso i primi risultati in un preprint pubblicato in vista della IEEE Quantum Week, riportando i benchmark QUOPS iniziali per le QPU di Google, IBM e Quantinuum. Un'implementazione di riferimento QUOPS è disponibile in NVIDIA CUDA-Q.
Ampliare la piattaforma Quantum-GPU Supercomputing
L'ecosistema sta anche adottando la più ampia gamma di tecnologie di calcolo quantistico di NVIDIA per trasformare i qubit in utili supercomputer quantum-GPU.
Diraq ha utilizzato NVIDIA Ising, la prima famiglia al mondo di modelli aperti per la costruzione e l’implementazione di AI per un utile calcolo quantistico, per calibrare il suo processore qubit basato sul silicio.
Le aziende stanno integrando i loro processori quantistici con il supercalcolo GPU utilizzando NVIDIA NVQLinkTM, l'architettura di sistema aperta per accoppiare strettamente i processori quantistici con i supercomputer GPU. Con NVQLink:
Anyon Computing ha sviluppato un nuovo sistema di controllo quantistico.
Quandela ha sviluppato un'architettura QPU-GPU.
Quantum Machines ha eseguito una demo di integrazione di risorse di supercalcolo all'avanguardia con qubit presso l'Israelian Quantum Computing Center.
La piattaforma di sviluppo aperto NVIDIA CUDA-Q continua ad essere adottata in tutto l'ecosistema del calcolo quantistico:
BlueQubit ha lanciato il programma di sovvenzioni Quantum Flywheel per i ricercatori, per dare loro accesso a NVIDIA accelerato il computing attraverso CUDA-Q.
Qedma Quantum Computing e QCentroid hanno integrato la loro tecnologia con CUDA-Q per supportare la correzione e la mitigazione degli errori quantistici, nonché l'implementazione di applicazioni quantistiche.
L'ecosistema quantistico sta anche lavorando con NVIDIA per sviluppare nuove e migliorate applicazioni quantistiche:
IonQ ha annunciato i progressi su DQAOA-GPT, un framework di intelligenza artificiale quantistico, utilizzando l'elaborazione accelerata NVIDIA.
MITRE ha pubblicato il lavoro sulla costruzione di gemelli digitali di sensori quantistici accelerati dalla GPU.
Phasecraft sta utilizzando NVIDIA cuQuantum per generare il più grande database molecolare emulato di eigensolver quantistico variabile più noto.
UCLA e Caltech stanno avanzando la progettazione delle sequenze di controllo necessarie per eseguire applicazioni quantistiche.
Fonte: Nvidia
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