IBM ha presentato all’IBM Quantum Developer Conference i propri computer quantistici più avanzati e performanti. IBM Quantum Heron può ora eseguire con precisione determinati circuiti quantistici con un massimo di 5.000 operazioni di gate a due qubit. Gli utenti possono così utilizzare queste capacità per ampliare le esplorazioni su come i computer quantistici possono affrontare problemi scientifici nelle aree dei materiali. Oltre che della chimica, delle scienze della vita, della fisica ad alta energia e altro ancora.
Quantum Development Roadmap
Ciò segna un’altra tappa nella Quantum Development Roadmap di IBM e fa evolvere ulteriormente l’era della quantum utility, mano a mano che IBM e i propri partner progrediscono verso il vantaggio quantistico e il sistema avanzato e corretto dagli errori di IBM la cui disponibilità è prevista per il 2029. I miglioramenti combinati di IBM Heron e Qiskit eseguono circuiti quantistici fino a 5.000 gate. Ovvero quasi il doppio del numero di gate eseguiti con precisione nella dimostrazione della quantum utility di IBM del 2023.
Gli esperimenti
Questi risultati estendono ulteriormente le prestazioni dei computer quantistici IBM oltre le capacità dei metodi di simulazione classici a forza bruta. L’esperimento di quantum utility 2023 ha raggiunto risultati importanti in termini di velocità di elaborazione, per data point, che ha impiegato 112 ore. Lo stesso esperimento, utilizzando gli stessi data point, è stato eseguito sul più recente processore IBM Heron e può essere completato in 2,2 ore, ossia 50 volte più velocemente.
Le performance dei computer quantistici
IBM ha ulteriormente innovato Qiskit nel software quantistico più performante al mondo per consentire agli sviluppatori di creare più facilmente circuiti quantistici complessi con stabilità, accuratezza e velocità. Ciò è testimoniato dai risultati rilevati e pubblicati su arXiv.org, attraverso Benchpress, strumento di benchmarking open source che IBM ha adottato per misurare Qiskit in 1.000 test, in gran parte di terze parti. Ritenendolo il kit di sviluppo software quantistico più performante e affidabile rispetto ad altre piattaforme selezionate.
I progressi nell’hardware
Jay Gambetta, Vice President, IBM Quantum
I progressi nel nostro hardware e in Qiskit consentono ai nostri utenti di creare nuovi algoritmi in cui risorse di supercomputing quantistico e classico avanzate possono essere unite per combinare i rispettivi punti di forze. Mentre avanziamo sulla nostra roadmap verso sistemi quantistici corretti dagli errori, gli algoritmi scoperti oggi in tutti i settori saranno fondamentali per realizzare il potenziale di risoluzione di nuovi problemi. Questo grazie alla convergenza di QPU, CPU e GPU”.
Promuovere lo sviluppo di algoritmi di prossima generazione
L’IBM Quantum Platform amplia ulteriormente le opzioni con i nuovi servizi Qiskit. Come le funzionalità basate sull’intelligenza artificiale generativa e nuovi software dei partner IBM. Consentendo a una rete crescente di esperti in tutti i settori di sviluppare algoritmi di nuova generazione per la ricerca scientifica. Ciò include strumenti come Qiskit Transpiler Service per alimentare l’ottimizzazione efficiente dei circuiti quantistici per hardware quantistico con l’intelligenza artificiale.
Poi Qiskit Code Assistant per aiutare gli sviluppatori a generare codice quantistico con modelli di intelligenza artificiale generativa basati su IBM Granite. Qiskit Serverless per eseguire approcci iniziali di supercalcolo ibrido tra i sistemi quantistici e quelli classici. IBM Qiskit Functions Catalog per rendere disponibili servizi da IBM, Algorithmiq, Qedma, QunaSys, Q-CTRL e Multiverse Computing per funzionalità quali la riduzione della gestione delle prestazioni del rumore quantistico. Nonché l’astrazione delle complessità dei circuiti quantistici per semplificare lo sviluppo degli algoritmi quantistici.
Qiskit alimenta l’integrazione quantistica e classica verso il futuro dell’informatica
Come prossima evoluzione dell’high-performance computing, la visione di IBM del quantum centric supercomputing mira a integrare computer quantistici e classici avanzati che eseguono carichi di lavoro parallelizzati per scomporre facilmente problemi complessi con software performanti, consentendo a ciascuna architettura di risolvere parti di un algoritmo per cui è più adatta. Questo software è progettato per ricomporre rapidamente e senza soluzione di continuità i problemi, consentendo l’esecuzione di algoritmi inaccessibili o difficili per ciascun paradigma di calcolo.
I computer quantistici più avanzati e performanti presentati da IBM
RIKEN, un istituto nazionale di ricerca scientifica in Giappone, e la Cleveland Clinic, un importante centro medico accademico e di ricerca biomedica con un IBM Quantum System One in loco, stanno esplorando algoritmi per problemi di struttura elettronica fondamentali per la chimica. Queste iniziative rappresentano i primi passi verso approcci di supercalcolo quantistico per modellare realisticamente sistemi chimici e biologici complessi. Un compito che storicamente si riteneva richiedesse computer quantistici fault-tolerant.
Alcuni esempi pratici
I primi esempi di questo tipo di flussi di lavoro sono i metodi basati sull’elaborazione parallela classica di singoli campioni da parte dei computer quantistici. Basandosi su tecniche precedenti, come QunaSys’s QSCI method, i ricercatori di IBM e RIKEN hanno eseguito calcoli in ambienti di quantum centric supercomputing, che utilizzano hardware quantistico per modellare la struttura elettronica dei solfuri di ferro, un composto ampiamente presente in natura e nei sistemi organici. Questa stessa tecnica è utilizzata dalla Cleveland Clinic per esplorare come può essere utilizzata per generare simulazioni quantistico-centriche di interazioni non covalenti. Cioè legami tra molecole che sono essenziali per molti processi chimici, biologici e farmaceutici.
I computer quantistici più avanzati e performanti presentati da IBM
Inoltre, il Rensselaer Polytechnic Institute utilizza gli strumenti di Qiskit per la prima realizzazione di quantum centric supercomputing di IBM in un campus universitario. Grazie a un software performante, RPI e IBM mirano a collegare con successo i workload del supercomputer classico AiMOS e dell’IBM Quantum System One. Entrambi situati nel campus di RPI, in un unico ambiente di calcolo gestito da un computing resource manager ad alte prestazioni.
