Michael Kuehn und Davide Vodola von der BASF sind Pioniere des Quantencomputings in der chemischen Industrie und erweitern die Grenzen des Möglichen in der wissenschaftlichen Simulation. Sie demonstrieren die Leistungsfähigkeit von Quantenalgorithmen, um Eigenschaften von NTA aufzudecken, einer Verbindung, die zur Entfernung giftiger Metalle aus Abwasser verwendet wird und die herkömmliche Simulationen nicht erkennen können.
Das Team von BASF hat einen bedeutenden Meilenstein erreicht, indem es 24 Qubits, die Kernverarbeitungseinheiten eines Quantencomputers, mithilfe von GPUs simulierte. Doch damit nicht genug: Kürzlich führten sie ihre ersten Simulationen mit 60 Qubits auf dem NVIDIA Eos H100 Supercomputer durch – die bisher umfangreichste Molekülsimulation mit einem Quantenalgorithmus. Da diese Arbeit sehr rechenintensiv ist, nutzte BASF den NVIDIA DGX Cloud- Service, der NVIDIA H100 Tensor Core GPUs verwendet .
Die 2017 von Kühne ins Leben gerufene Quantencomputing-Initiative der BASF beschränkt sich nicht auf die Chemie. Sie erforscht Anwendungen des Quantencomputings im maschinellen Lernen sowie in der Optimierung von Logistik und Terminplanung. Die Initiative basiert auf NVIDIA CUDA Quantum , einer vielseitigen und benutzerfreundlichen Plattform zur Programmierung von CPUs, GPUs und Quantenprozessoren (QPUs). Vodola lobt CUDA Quantum für seine Einfachheit und Flexibilität, die komplexe Simulationen von Quantenschaltungen ermöglicht.
Um den anspruchsvollen Rechenanforderungen gerecht zu werden, nutzt BASF NVIDIA H100 Tensor Core GPUs. Kuehn weist auf den erheblichen Geschwindigkeitsvorteil dieser NVIDIA-Plattform gegenüber CPU-basierter Hardware für solche Simulationen hin.
Ermöglicht unmögliche Quantensimulationen
CUDA Quantum gewinnt über die BASF hinaus an Bedeutung. Forscher am SUNY Stony Brook nutzen es für Simulationen der Hochenergiephysik und untersuchen die Wechselwirkungen subatomarer Teilchen. Dmitri Kharzeev von SUNY und Brookhaven National Lab hebt die Rolle von CUDA Quantum bei der Ermöglichung ansonsten unmöglicher Quantensimulationen hervor. In ähnlicher Weise nutzt ein Team der Hewlett Packard Labs den Perlmutter-Supercomputer für Quantenchemie-Simulationen und erforscht magnetische Phasenübergänge in einer der größten Simulationen ihrer Art.
Die globale CUDA Quantum-Community wächst. Classiq, ein israelisches Startup, kündigte ein neues Forschungszentrum des Tel Aviv Sourasky Medical Center an, um Life-Science-Experten in der Entwicklung von Quantenanwendungen auszubilden. Dies könnte zu Fortschritten in der Krankheitsdiagnose und der Arzneimittelentwicklung führen. Die Quantendesign-Software von Classiq vereinfacht Aufgaben auf niedriger Ebene und wird in CUDA Quantum integriert.
Terra Quantum und IQM entwickeln hybride Quantenanwendungen für verschiedene Branchen und planen, diese auf CUDA Quantum auszuführen. Mehrere Unternehmen, darunter Oxford Quantum Circuits, nutzen NVIDIA Grace Hopper Superchips für ihre hybriden Quantenprojekte. Quantum Machines gab bekannt, dass das israelische Nationale Quantenzentrum als erstes NVIDIA DGX Quantum einsetzen wird – ein System mit Grace Hopper Superchips –, um Quantencomputer verschiedener Hersteller anzutreiben.
Quantum Cloud-Dienste
Grace Hopper Superchips werden auch von qBraid und Fermioniq für Quanten-Cloud-Dienste bzw. die Entwicklung von Tensor-Netzwerk-Algorithmen genutzt. Der gemeinsame Speicher und die Bandbreite von Grace Hopper machen diese Superchips ideal für Quantensimulationen.
NVIDIA lädt Entwickler ein, mit der Programmierung hybrider Quantensysteme mit der neuesten Version von CUDA Quantum zu beginnen, die auf NGC, NVIDIAs Katalog beschleunigter Software oder GitHub verfügbar ist. Diese Initiative stellt einen bedeutenden Schritt in der Verschmelzung von Quantencomputing und traditionellem Hochleistungsrechnen dar und ebnet den Weg für bahnbrechende Fortschritte in verschiedenen wissenschaftlichen Bereichen.
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