Trabajamos con los líderes de la computación cuántica para crear las herramientas que los desarrolladores necesitarán para programar los sistemas de altísimo rendimiento del futuro.
Las computadoras de alto rendimiento actuales están simulando trabajos de computación cuántica a escala y con un rendimiento muy superior al que permiten los sistemas cuánticos actuales, más pequeños y propensos a errores. De este modo, los sistemas HPC clásicos están ayudando a los investigadores cuánticos a trazar el camino correcto.
A medida que las computadoras cuánticas mejoran, los investigadores comparten la visión de un modelo de computación híbrido en el que las computadoras cuánticas y clásicas trabajan juntas, cada una abordando los retos para las que son más adecuadas. Para ser ampliamente útiles, estos sistemas necesitarán un entorno de programación unificado que sea eficiente y fácil de usar.
Estamos construyendo esta rampa de acceso al futuro de la computación hoy mismo. Empezando por las herramientas disponibles en el mercado, como NVIDIA cuQuantum, estamos colaborando con IBM, el Laboratorio Nacional de Oak Ridge, Pasqal y muchos otros.
Una capa de software común
Como primer paso, estamos desarrollando un nuevo compilador cuántico. Llamado nvq++, se dirige a la Representación Intermedia Cuántica (QIR), una especificación de un lenguaje de máquina de bajo nivel que las computadoras cuánticas y clásicas pueden utilizar para comunicarse entre sí.
Investigadores del Laboratorio Nacional de Oak Ridge, Quantinuum, Quantum Circuits Inc. y otros han adoptado la Alianza QIR, liderada por la Fundación Linux. Permite un enfoque de programación agnóstica que ofrecerá lo mejor tanto de las computadoras cuánticos como de los clásicos.
También estamos colaborando con IBM para desarrollar un backend de simulación cuántica de código abierto utilizando QIR.
Los investigadores del Laboratorio Nacional de Oak Ridge serán de los primeros en utilizar este nuevo software. En última instancia, creemos que la comunidad de HPC adoptará este modelo de programación unificado para sistemas híbridos.
“La aceleración de los flujos de trabajo cuánticos representa una parte fundamental del futuro de la informática de alto rendimiento. Sin embargo, simular de forma eficiente los circuitos cuánticos dinámicos generales puede suponer una barrera”, afirma Aparna Prabhakar, Vicepresidenta de Ecosistemas de Socios de IBM Quantum. “Esperamos abordar este reto con una cadena de herramientas basada en QIR y plataformas como NVIDIA cuQuantum”.
Herramientas cuánticas listas para usar
No hay que esperar a los sistemas cuánticos híbridos. Cualquier desarrollador puede empezar hoy mismo una investigación cuántica de primer orden utilizando la computación acelerada y nuestras herramientas.
NVIDIA cuQuantum ya está en versión general. Ejecuta complejas simulaciones de circuitos cuánticos con bibliotecas para redes tensoriales y vectores de estado. Asimimso, nuestro cuQuantum DGX Appliance, un contenedor con todos los componentes necesarios para ejecutar trabajos cuQuantum optimizados para sistemas NVIDIA DGX A100, está disponible en versión beta.
Los investigadores ya están utilizando estos productos para afrontar los retos del mundo real. Por ejemplo, QC Ware ejecuta algoritmos de química cuántica y aprendizaje automático cuántico con cuQuantum la supercomputadora Perlmutter del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley. El trabajo pretende avanzar en el descubrimiento de fármacos y en la ciencia del clima.
Un ecosistema cuántico en expansión
Nuestros productos cuánticos están respaldados por un ecosistema de empresas en expansión.
Por ejemplo, Xanadu ha integrado cuQuantum en PennyLane, un marco de trabajo de código abierto para el aprendizaje de máquinas cuánticas y la química cuántica. El Laboratorio Nacional de Oak Ridge utiliza cuQuantum en TNQVM, un marco para la simulación de circuitos cuánticos de redes tensoriales.
Además, otras empresas admiten ahora cuQuantum en sus simuladores y marcos cuánticos disponibles en el mercado, como la plataforma Classiq Quantum Algorithm Design de Classiq, y Orquestra de Zapata Computing. Se unen a los colaboradores existentes, como Google Quantum AI, IBM, IonQ y Pasqal, que anunciaron su apoyo a nuestro software en noviembre.
Por Timothy Costa, NVIDIA
Tim Costa dirige el equipo de productos de HPC y computación cuántica en NVIDIA. Anteriormente, Tim fue arquitecto de bibliotecas de rendimiento e ingeniero de aplicaciones de HPC en Intel. Tim obtuvo su doctorado en matemáticas en la Universidad Estatal de Oregón sobre el desarrollo y el análisis de métodos numéricos para el flujo de fluidos en medios porosos estocásticos o en evolución.
