Santa Clara, California, EE.UU.– NVIDIA anunció la ampliación de la plataforma de código abierto NVIDIA CUDA-Q™ con CUDA-Q Logical, una capa de orquestación que proporciona un enfoque programable y verificable para desarrollar aplicaciones útiles para ordenadores cuánticos tolerantes a fallos.
Los procesadores cuánticos tolerantes a fallos con cúbits lógicos son esenciales para una computación cuántica útil, ya que permiten a los sistemas superar los errores inherentes a los cúbits físicos y ejecutar los cálculos de mayor envergadura necesarios para aplicaciones prácticas, como el descubrimiento de fármacos, el modelado financiero y el desarrollo de materiales.
Sin embargo, el desarrollo de aplicaciones para estos sistemas supone un desafío de codiseño tedioso y lento: cualquier cambio en un algoritmo, código de corrección de errores, arquitectura de hardware u otro componente de la QPU puede alterar significativamente los recursos necesarios para ejecutar una aplicación concreta.
Con CUDA-Q Logical, los investigadores pueden ahora diseñar y orquestar los numerosos componentes necesarios para aplicaciones de computación cuántica tolerantes a fallos, alternando fácilmente entre opciones para identificar las configuraciones del sistema que optimizan el rendimiento con cúbits lógicos.
«La computación cuántica está evolucionando hacia la era de los cúbits lógicos, y los investigadores necesitan una plataforma abierta y personalizable capaz de representar todos los aspectos de un sistema tolerante a fallos», afirmó Timothy Costa, vicepresidente y director general de computación cuántica en NVIDIA.
La incorporación de CUDA-Q Logical aporta potencia y flexibilidad para explorar sistemas totalmente integrados y co-optimizados, independientemente del tipo de cúbit o la arquitectura, lo que reduce drásticamente los plazos para alcanzar una supercomputación cuántica-GPU útil.
CUDA-Q Logical ya está siendo utilizado por fabricantes de QPU y laboratorios, incluidos el Fermi National Accelerator Laboratory, Infleqtion, IQM Quantum Computers, QCDesign, Quantum Motion y Sandia National Laboratories.
Mediante CUDA-Q Logical, Iceberg Quantum modeló su arquitectura tolerante a fallos para los cúbits de Diraq, demostrando cómo se pueden crear 1.000 cúbits lógicos con solo 150.000 cúbits físicos, una cifra aproximadamente 10 veces menor que las estimaciones previas de Diraq. CUDA-Q Logical ofreció una forma sin precedentes de evaluar rápidamente posibles implementaciones de la arquitectura de Iceberg, ayudando a reducir drásticamente el hardware necesario para una computación cuántica útil y tolerante a fallos.
Fermilab utiliza CUDA-Q Logical para explorar aplicaciones tolerantes a fallos
En una fase inicial del trabajo, los investigadores de Fermilab utilizaron CUDA-Q Logical para validar resultados previos y evaluar cúbits físicos, tiempos de ejecución y otros requisitos de recursos en diferentes enfoques de corrección de errores y plataformas de hardware cuántico.
Fermilab transformó diseños complejos de sistemas tolerantes a fallos en un flujo de trabajo computacional repetible y verificable, acelerando el desarrollo de algoritmos tolerantes a fallos de cinco meses a tres semanas, lo que supone una aceleración siete veces mayor.
«La computación cuántica tolerante a fallos es el camino para desbloquear nuevos descubrimientos científicos, pero lograrlo requerirá que los investigadores diseñen conjuntamente algoritmos, corrección de errores, arquitecturas y hardware», afirmó Anna Grassellino, directora de tecnología de Fermilab y directora del Superconducting Quantum Materials and Systems Center.
«Gracias a CUDA-Q Logical, nuestro equipo exploró combinaciones de estos recursos en solo tres semanas, frente a lo que normalmente habría llevado unos cinco meses de construcción de infraestructura especializada».
Sandia crea un punto de referencia para el futuro de la computación cuántica QUOPS es una nueva herramienta de evaluación comparativa (benchmark) independiente y multiplataforma, desarrollada por los Laboratorios Nacionales Sandia, que mide el progreso de los sistemas de computación cuántica hacia aplicaciones de escala útil.
Gracias a QUOPS de Sandia, la industria dispone ahora de un método abierto e independiente del hardware para evaluar el avance hacia objetivos comunes en el desarrollo de computadoras cuánticas tolerantes a fallos. Históricamente, el progreso en la computación cuántica se ha medido principalmente a través de avances en los cúbits físicos: aumentando el número de cúbits, mejorando la fidelidad y prolongando la coherencia.
«En Sandia, estamos deseando ver computadoras cuánticas tolerantes a fallos ayudando a resolver problemas de importancia nacional para el Departamento de Energía y para Estados Unidos», afirmó Timothy Proctor, codirector del Laboratorio de Rendimiento Cuántico de los Laboratorios Nacionales Sandia.
«Nuestra misión actual es acelerar la consecución de ese objetivo impulsando el progreso de nuestros socios industriales. Para lograrlo, tanto nosotros como otros actores del sector de la computación cuántica debemos ser capaces de monitorear y predecir la evolución de las capacidades de las computadoras cuánticas. Creamos QUOPS precisamente para eso, y nos entusiasma ver que los proveedores y clientes de computación cuántica lo utilicen».
Sandia compartió resultados preliminares en un artículo previo a la publicación oficial (preprint) antes de la IEEE Quantum Week, presentando las primeras pruebas de rendimiento QUOPS para QPU de Google, IBM y Quantinuum. Existe una implementación de referencia de QUOPS disponible en NVIDIA CUDA-Q.
Ampliación de la plataforma de supercomputación cuántica y GPU
El ecosistema también está adoptando la gama más amplia de tecnologías de computación cuántica de NVIDIA para transformar los cúbits en supercomputadoras cuánticas y de GPU útiles.
Diraq utilizó NVIDIA Ising —la primera familia de modelos abiertos del mundo para crear e implementar IA destinada a una computación cuántica útil— para calibrar su procesador de cúbits basado en silicio.
Las empresas están integrando sus procesadores cuánticos con la supercomputación mediante GPU utilizando NVIDIA NVQLink™, la arquitectura de sistema abierta para acoplar estrechamente procesadores cuánticos y supercomputadoras con GPU. Gracias a NVQLink: Anyon Computing desarrolló un nuevo sistema de control cuántico.
Quandela desarrolló una arquitectura QPU-GPU
Quantum Machines realizó una demostración de integración de recursos de supercomputación de última generación con cúbits en el Centro de Computación Cuántica de Israel.
La plataforma de desarrollo abierto NVIDIA CUDA-Q sigue ganando terreno en todo el ecosistema de la computación cuántica:
BlueQubit lanzó el programa de subvenciones «Quantum Flywheel» para investigadores, con el fin de facilitarles el acceso a la computación acelerada de NVIDIA a través de CUDA-Q. Qedma Quantum Computing y QCentroid integraron sus respectivas tecnologías con CUDA-Q para apoyar la corrección y mitigación de errores cuánticos, así como el despliegue de aplicaciones cuánticas.
El ecosistema cuántico también colabora con NVIDIA para desarrollar aplicaciones cuánticas nuevas y mejoradas:
- IonQ anunció avances en DQAOA-GPT, un marco de trabajo de IA generativa cuántica, utilizando la computación acelerada de NVIDIA.
- MITRE publicó un trabajo sobre la creación de gemelos digitales de sensores cuánticos acelerados por GPU.
- Phasecraft utiliza NVIDIA cuQuantum para generar la mayor base de datos molecular conocida, emulada mediante el algoritmo VQE (Variational Quantum Eigensolver).
- UCLA y Caltech están avanzando en el diseño de las secuencias de control necesarias para ejecutar aplicaciones cuánticas.
Disponibilidad
CUDA-Q Logical ya está disponible a través de GitHub. Explore el repositorio de QUOPS.
Obtenga más información consultando estos artículos sobre CUDA-Q Logical y QUOPS.
Fuente: NVIDIA / Traducción de Google.
