Крупнейшая в мире химическая компания BASF продемонстрировала, как квантовый алгоритм позволяет сделать то, чего не может традиционное моделирование — проверить ключевые свойства перспективного химического соединения FeNTA, с помощью которого можно удалять из городских сточных вод токсичные металлы, такие как железо.

Команда BASF смоделировала с помощью ускорителей NVIDIA 24-кубитный квантовый компьютер и продемонстрировала, как он может справиться с новыми задачами. Исследователи BASF полагаются в работе на облако NVIDIA DGX Cloud с ускорителями NVIDIA H100. Вдобавок они уже протестировали первые 60-кубитные симуляции на суперкомпьютере NVIDIA EOS. «Это самая масштабная симуляция квантового алгоритма, которую мы когда-либо запускали», — отметил Майкл Кун (Michael Kuehn) из BASF.

Изображения: NVIDIA

BASF выполняет моделирование посредством NVIDIA CUDA Quantum, открытой платформы для интеграции и программирования CPU, ускорителей вычислений (GPU) и квантовых компьютеров (QPU). Разработчик Давид Водола (Davide Vodola) охарактеризовал платформу как «очень гибкую и удобную в использовании, позволяющую создавать сложную симуляцию квантовой схемы из относительно простых строительных блоков <…> Без CUDA Quantum было бы невозможно запустить это моделирование», — сказал он. В дополнение к работе в области химии команда BASF разрабатывает варианты использования квантовых вычислений в машинном обучении, а также для оптимизации логистики и планирования.

Другие компании тоже используют CUDA Quantum в научных исследованиях. Например, в SUNY Stony Brook исследователи используют платформу в области физики высоких энергий для моделирования сложных взаимодействий субатомных частиц. «CUDA Quantum позволяет нам проводить квантовое моделирование, которое в противном случае было бы невозможно», — сказал Дмитрий Харзеев, профессор SUNY и научный сотрудник Брукхейвенской национальной лаборатории.

В свою очередь, Hewlett Packard Labs применяет суперкомпьютер Perlmutter для крупнейших симуляций в области квантовой химии, которую обычными инструментами реализовать очень сложно. «По мере прогресса в практическом применении квантовых компьютеров классическое HPC-моделирование станет ключевым для создания прототипов новых квантовых алгоритмов, — говорит Кирк Брезникер (Kirk Bresniker), главный архитектор Hewlett Packard Labs. — Моделирование и обучение на основе квантовых данных являются перспективными путями использования потенциала квантовых вычислений».

Израильский стартап Classiq, чей новый подход к написанию квантовых программ использует более 400 университетов, объявил о создании вместе с NVIDIA исследовательского центра в Тель-Авивском медицинском центре Сураски. Здесь будут обучать экспертов в области естественных наук написанию квантовых программ, которые помогут в диагностике заболеваний и создании новых лекарств. Classiq создал ПО для проектирования, которое автоматизирует низкоуровневые задачи, позволяя разработчикам не вникать в детали функционирования квантового компьютера. Сейчас его софт интегрируют с CUDA Quantum.

Швейцарская Terra Quantum разрабатывает гибридные квантовые приложения для науки о жизни, энергетики и финансов, которые будут работать на CUDA Quantum. Поддержку платформы своим QPU обеспечила и компания IQM из Финляндии. Также известно, что несколько компаний, включая Oxford Quantum Circuits, будут использовать суперчипы NVIDIA Grace Hopper для обеспечения своих гибридных квантовых разработок.

Компания Quantum Machines объявила, что Израильский национальный квантовый центр в Тель-Авиве станет первым местом развёртывания NVIDIA DGX Quantum на базе Grace Hopper. Центр будет использовать DGX Quantum в работе квантовых компьютеров от Quantware, ORCA Computing и других компаний. Кроме того, qBraid из Чикаго (США) применяет Grace Hopper в работе над созданием квантового облачного сервиса, а Fermioniq из Амстердама (Нидерланды) — в разработке новых алгоритмов.

Британский разработчик квантовых систем ORCA Computing выбран Познаньским центром суперкомпьютерных и сетевых технологий (PSNC) в Польше в качестве поставщика двух квантовых компьютеров. Эти системы призваны ускорить решение задач в ряде научных и прикладных областей, включая биологию, химию и машинное обучение.

Речь идёт о квантовых фотонных компьютерах ORCA Computing PT-1. Они будут установлены в центре высокопроизводительных вычислений PSNC в Познане в ноябре и декабре нынешнего года и интегрированы в существующую HPC-инфраструктуру. Ситсемы закуплены в рамках проекта EuroHPC-PL.

Квантовые компьютеры PT-1 используют источник одиночных фотонов и программируемые сети светоделителей для реализации квантовой памяти. Результаты вычислений представляют собой сложную статистику, где количество фотонов отражает вероятность распределения. Система может быть интегрирована с классическими HPC-платформами. Доступен специализированный комплект для разработки, который поддерживает гибридные квантово-классические алгоритмы с QPU и GPU.

Источник изображения: ORCA Computing

Технология ORCA Computing предусматривает использование одиночных фотонов в качестве носителя. Это не только позволяет системе естественным образом взаимодействовать с оптическими сетями, но также обеспечивает модульность и гибкость архитектуры с возможностью последующего обновления. Задействована проприетарная технология мультиплексирования для управления синхронизацией, частотой и маршрутизацией одиночных фотонов: данная методика позволяет достигать высокой плотности данных, что даёт возможность осуществлять полномасштабные квантовые вычисления с гораздо меньшим количеством компонентов.

Европейское совместное предприятие по развитию высокопроизводительных вычислений (EuroHPC JU) объявило тендер на развертывание и эксплуатацию платформы, которая объединит все НРС-ресурсы Европы и обеспечит предоставление безопасного доступа к ним для широкого круга государственных и частных пользователей на территории региона.

Речь идёт о формировании «ведущей федеративной и безопасной экосистемы», объединяющей европейские суперкомпьютеры и квантовые компьютеры. Инициатива, как ожидается, позволит более полно задействовать имеющиеся вычислительные мощности для развития науки и промышленности в Европе.

Победителю тендера предстоит разработать и ввести в эксплуатацию платформу для бесшовного объединения суперкомпьютеров и квантовых систем, а также инфраструктуры хранения данных. На базе платформы должны предоставляться услуги с высоким уровнем безопасности. Конечная цель инициативы — создание единой точки доступа к вычислительным мощностям и сервисам обработки данных, управляемым проектом EuroHPC JU. Иными словами, любой клиент получит необходимые ему ресурсы через унифицированный портал.

Источник изображения: europa.eu

Говорится, что платформа должна быть безопасной, масштабируемой, гибкой и ориентированной на пользователя. Адаптируемая конфигурация позволит подстраиваться под широкий спектр задач, приложений и потребностей пользователей. Отметим, что в рамках проекта EuroHPC JU разрабатывается первый европейский суперкомпьютер экзафлопсного класса и сразу шесть квантовых компьютеров. На днях к проекту EuroHPC JU присоединился Израиль.

Компания IonQ анонсировала квантовые компьютеры Forte Enterprise и Tempo, рассчитанные на монтаж в стандартные серверные стойки. Системы могут использоваться в обычных дата-центрах, что открывает новые перспективы для внедрения квантовых вычислений. Говорится, что система Forte Enterprise станет доступна в 2024 году, а Temp — в 2025-м.

Решения, по заявлениям IonQ, предназначены для предприятий и государственных организаций, желающих интегрировать квантовые возможности в существующую инфраструктуру. Заказчики смогут разрабатывать новые сценарии работы, тестировать их и оценивать их потенциал.

Источник изображения: IonQ

Представленные компьютеры оперируют так называемыми алгоритмическими кубитами (AQ). Принцип работы заключается в применении оптических ловушек ионов, в которых лазеры используются для установки и измерения квантовых состояний ионов (кубитов). Таким платформам не требуется экстремальное охлаждение, что повышае надёжность и упрощает интеграцию в существующие ЦОД.

В системе Forte Enterprise задействованы 35 алгоритмических кубитов, в модели Tempo — 64. По сути, это самые мощные на сегодняшний день квантовые компьютеры для прикладных вычислений. IonQ заявляет, что Tempo обеспечит колоссальные возможности в плане моделирования, предоставив вычислительное пространство в 536 млн раз больше по сравнению с Forte Enterprise.

Американский производитель электронных систем управления и автоматизации Honeywell интегрировал ключи шифрования, защищённые квантовыми вычислениями, в своих интеллектуальные счётчики электроэнергии, газа и воды в рамках партнёрства с Quantinuum. Это, как ожидается, обеспечит потребителям повышенную защиту от будущих киберугроз.

«Счётчики коммунальных услуг повышенной безопасности устанавливают новый стандарт защиты от утечек данных и помогают обеспечить бесперебойную работу инфраструктуры газоснабжения, водоснабжения и электроснабжения как для жилых, так и для коммерческих целей», — отмечено в пресс-релизе Honeywell. Интеллектуальные счётчики Honeywel Smart Energy and Thermal Solution с поддержкой Quantum Origin уже доступны для приобретения в Европе и Северной Америке.

Источник изображения: quantinuum.com

Для генерации ключей используется технология Quantum Origin от Quantinuum, разработанная совместно с Honeywell и запущенная ещё в 2021 году. Облачная платформа для генерации криптографических ключей от Quantinuum использует выходные данные квантового компьютера. Утверждается, что такой подход позволяет получить истинно случайные значения, что делает ключи действительно непредсказуемыми.

Компания International Data Corporation (IDC) опубликовала свой второй прогноз по мировому рынку квантовых вычислений. Аналитики сообщают, что отрасль развивается медленнее, чем ожидалось ранее, тем не менее, в обозримом будущем расходы в соответствующей сфере продолжат устойчиво расти.

По оценкам, в 2022 году объём сектора составил приблизительно $1,1 млрд. В 2027-м, прогнозирует IDC, затраты достигнут $7,6 млрд. Если эти ожидания оправдаются, показатель CAGR (среднегодовой темп роста в сложных процентах) в течение пяти лет окажется на уровне 48,1 %.

Источник изображения: pixabay.com

Новый прогноз IDC значительно осторожнее предыдущего. Отмечается, что на расходы в области квантовых вычислений негативно повлияли несколько факторов. Это, в частности, недостаточно быстрый прогресс в сфере разработки квантового оборудования. Ещё одна причина —  появление других перспективных технологий, таких как генеративный ИИ, которые, как ожидается, в ближайшем будущем обеспечат большую ценность для конечных пользователей. Кроме того, замедление развития отрасли квантовых вычислений провоцируют макроэкономические факторы: высокие процентные ставки и темпы инфляции, перспектива экономического спада.

IDC ожидает, что инвестиции на рынке квантовых вычислений будут расти в среднем на 11,5 % в течение 2023–2027 гг. и достигнут почти $16,4 млрд к концу рассматриваемого периода. В эту цифру входят вложения, сделанные государственными и частными учреждениями, затраты поставщиков технологий и услуг, а также внешнее финансирование от венчурных фондов и частных инвестиционных компаний.

Корпорация IBM сообщила о планах по созданию своего первого европейского центра квантовых вычислений. Предполагается, что воспользоваться его ресурсами смогут различные государственные учреждения, исследовательские институты и коммерческие заказчики.

Новый ЦОД расположится на площадке IBM в Энингене (земля Баден-Вюртемберг, Германия). У IBM уже имеется центр квантовых вычислений в США — он находится в Покипси (штат Нью-Йорк). Появление европейского комплекса поможет ускорить разработку и внедрение решений на основе квантовых технологий.

В состав ЦОД войдут несколько квантовых систем IBM, оперирующих более чем 100 кубитами. Доступ к вычислительным мощностям будет предоставляться клиентам из европейских государств и других стран по всему миру. Ввод площадки в эксплуатацию запланирован на 2024 год.

Источник изображения: IBM

Отмечается, что в настоящее время сеть IBM Quantum Network насчитывает более 60 организаций по всей Европе. Им предоставляется доступ к квантовому оборудованию и сопутствующему ПО для решения сложных и ресурсоёмких задач, обработка которых зачастую не под силу традиционным компьютерам. Комплексы квантовых вычислений, в частности, применяются в таких сферах, как материаловедение, физика высоких энергий, финансовая аналитика и пр.

К сети IBM Quantum Network через облако подключены Университет Бундесвера в Мюнхене, Европейская организация ядерных исследований (ЦЕРН), Общество Фраунгофера, компания Bosch и др.

Компания NVIDIA анонсировала проект по созданию передовой лаборатории квантовых вычислений. В инициативе участвуют Юлихский суперкомпьютерный центр (Германия) и немецкая компания ParTec AG. Новая структура станет частью Унифицированной инфраструктуры квантовых вычислений Юлиха (Jülich UNified Infrastructure for Quantum Computing, JUNIQ),

Речь идёт об использовании концепции гибридных квантово-классических вычислений. Напомним, летом 2022 года NVIDIA представила платформу разработки QODA, объединяющую миры обычных и квантовых вычислений. А в марте нынешнего года дебютировала система NVIDIA DGX Quantum, в которой совмещены средства ускоренных вычислений на базе Grace Hopper, открытой модели программирования CUDA Quantum и квантовая управляющая платформа Quantum Machines OPX+.

Источник изображения: NVIDIA

Новая лаборатория станет площадкой для выполнения ресурсоёмких задач в рамках концепции квантово-классических вычислений с небольшой задержкой. В дополнение к CUDA Quantum планируется задействовать инструментарий NVIDIA cuQuantum SDK. Ресурсы лаборатории будут интегрированы в модульную суперкомпьютерную архитектуру Юлихского суперкомпьютерного центра.

Ожидается, что концепция гибридных квантово-классических вычислений приблизит квантовые вычисления к реальности. Подход может быть эффективен при решении сложных задач, с которыми не справляются одни лишь классические компьютеры. Исследователи, в частности, рассчитывают добиться беспрецедентных успехов в области химии и материаловедения.

QMware и QuiX Quantum объявили о создании в нидерландском Энсхеде гибридного дата-центра, в котором сочетается классическая HPC-инфраструктура с квантовыми технологиями. Как сообщает Inside HPC, речь идёт о первой интегрированной гибридной системе такого типа. Ожидается, что ЦОД будет готов к коммерческому использованию уже в августе 2023 года.

Пока известно, что проприетарное программное обеспечение QMware позволяет объединить принципиально разные аппаратные вычислительные системы, способные использовать общую память. Повышенные вычислительные мощности позволят обеспечивать более точные результаты, а благодаря QuiX Quantum с её масштабируемой технологией, можно использовать системы для самых разных ресурсоёмких задач.

Источник изображения: QuiX Quantum

Квантовый компьютер компании QuiX Quantum оптимально подходит для гибридной системы, поскольку способен работать при комнатной температуре и легко масштабируется. Для соединения с HPC-инфраструктурой используется оптоволоконное подключение. Управление системой обеспечит унифицированная версия Linux — в сравнении с существующими гибридными решениями новая инфраструктура намного производительнее и экономичнее.

Если существующие гибридные системы обычно требуют веб-интеграции квантовой составляющей и HPC-оборудования, то в данном случае этого не требуется, взаимодействие на одной площадке обеспечивает проприетарное железо и ПО Qmware. В результате конечные клиенты получают одновременный доступ к мощностям обоих типов с низкой задержкой.

Представителями партнёров ожидают, что использование гибридной инфраструктуры позволит обрабатывать данные в некоторых приложениях до 10 раз быстрее. По словам представителя QuiX Quantum, компания намерена обеспечить использование квантовых технологий в прикладной сфере. По его мнению, оптимизация энергосетей, цепочек поставок или дорожного движения — лишь немногие из сфер, где, возможно, будут применяться гибридные технологии при сотрудничестве с Qmware.

Квантовые компьютеры довольно активно покупаются и используются операторами ЦОД, в том числе речь идёт и о гибридных системах. Так, только в марте этого года NVIDIA представила систему DGX Quantum для гибридных квантово-классических вычислений.

Компания NVIDIA в партнёрстве с Quantum Machines анонсировала DGX Quantum — первую систему, объединяющую GPU и квантовые вычисления. Решение использует новую открытую программную платформу CUDA Quantum. Утверждается, что система предоставляет революционно архитектуру для исследователей, работающими с гибридными вычислениями с низкой задержкой.

NVIDIA DGX Quantum объединяет средства ускоренных вычислений на базе Grace Hopper (Arm-процессор + ускоритель H100), модели программирования с открытым исходным кодом CUDA Quantum и передовую квантовую управляющую платформу Quantum Machines OPX+. Такая комбинация позволяет создавать ресурсоёмкие приложения, сочетающие квантовые вычисления с современными классическими вычислениями. При этом в числе прочего обеспечивается работа гибридных алгоритмов и коррекция ошибок.

Источник изображения: NVIDIA

Представленное решение предполагает соединение Grace Hopper и Quantum Machines OPX+ посредством интерфейса PCIe. Это обеспечивает задержку менее микросекунды между ускорителем и блоками квантовой обработки (QPU). Отмечается, что OPX+ — это универсальная система квантового управления. Таким образом, можно максимизировать производительность QPU и предоставить разработчикам новые возможности при использовании квантовых алгоритмов. Системы Grace Hopper и OPX+ можно масштабировать в соответствии с потребностями — от QPU с несколькими кубитами до суперкомпьютера с квантовым ускорением.

Источник изображения: NVIDIA

О намерении интегрировать CUDA Quantum в свои платформы уже заявили компании по производству квантового оборудования Anyon Systems, Atom Computing, IonQ, ORCA Computing, Oxford Quantum Circuits и QuEra, разработчики ПО Agnostiq и QMware, а также некоторые суперкомпьютерные центры.