Компания NVIDIA начала сотрудничество с канадской Xanadu Quantum Technologies для того, чтобы запустить крупномасштабную симуляцию квантовых вычислений на суперкомпьютере. Как сообщает Silicon Angle, исследователи используют новейший фреймворк PennyLane компании Xanadu и разработанное NVIDIA ПО cuQuantum для создания квантового симулятора.

PennyLane представляет собой фреймворк с открытым кодом, предназначенный для «гибридных квантовых вычислений», а инструменты cuQuantum для разработки программного обеспечения позволяют организовать симулятор квантовых вычислений, используя высокопроизводительные кластеры ускорителей. Вычислительных ресурсов действительно требуется немало, поскольку для воспроизведения работы квантовой модели из около 30 кубитов потребовалось 256 ускорителей NVIDIA A100 в составе суперкомпьютера Perlmutter.

Источник изображения: geralt/pixabay.com

Как заявляют в Xanadu, комбинация PennyLane и cuQuantum позволяет значительно увеличить число симулированных кубитов — ранее подобных возможностей просто не было. Тесты cuQuantum с одним ускорителем показали повышение производительности симуляции на порядок. Уже к концу текущего года учёные рассчитывают масштабировать технологию до 1 тыс. узлов с использованием 4 тыс. ускорителей, что позволит создать симуляцию более 40 кубитов.

Источник изображения: Xanadu

Учёные утверждают, что крупными симуляциями в результате смогут пользоваться даже стажёры. Всего планируется реализация не менее шести проектов с использованием соответствующей технологии для изучения физики высоких энергий, систем машинного обучения, развития материаловедения и химии. Xanadu уже сейчас работает с Rolls-Royce над разработкой квантовых алгоритмов, позволяющих создавать более эффективные двигатели, а также с Volkswagen Group над проектами по созданию эффективных аккумуляторов.

Канадский разработчик Xanadu продемонстрировал преимущества квантовых вычислений с помощью Borealis, первого фотонного квантового компьютера, обеспечивающего полную программируемость всех своих шлюзов. Чтобы наглядно показать, на что способен квантовый компьютер с 216 «сжатыми» кубитами, Xanadu сделала его доступным в публичном облаке Xanadu Cloud для всех желающих. Вскоре он также появится в облачном сервисе Amazon Braket.

Кроме того, Xanadu продемонстрировал так называемое квантовое превосходство (Quantum Supremacy) своего решения, запустив задачу, использующую метод выборки гауссовых бозонов (Gaussian boson sampling, GBS). Используя прямое численное моделирование, самый мощный суперкомпьютер в мире потратил бы около 9000 лет на получение одного результата, на что у Borealis уходит всего 36 мкс. Ранее о достижении квантового превосходства на компьютере Sycamore заявила Google, но впоследствии это заявление было опровергнуто. Затем о достижении этой вехи сообщил Китайский университет науки и технологии (USTC).

Источник изображения: Xanadu

Отличие архитектуры Borealis заключается в том, что она использует временное мультиплексирование для получения 216 запутанных кубитов, причём без необходимости создания специального оборудования для каждого отдельного кубита. Borealis можно запрограммировать с помощью ПО Xanadu Strawberry Fields, предназначенного для создания, моделирования и выполнения программ на фотонных квантовых компьютерах. Сейчас команда Xanadu занимается разработкой отраслевых приложений и работает над одной из монументальных проблем — созданием устойчивых к ошибкам квантовых вычислителей.