NVIDIA anunció la primera plataforma de computación unificada del mundo en la conferencia Q2B en Tokio . Esta plataforma de programación ayudará a acelerar los avances en investigación y desarrollo cuántico en los campos de la IA, la computación de alto rendimiento (HPC), la salud, las finanzas y la investigación tecnológica.
NVIDIA Quantum Optimized Device Architecture (QODA) simplifica y agiliza el desarrollo de la computación clásica cuántica híbrida al superar los obstáculos en el campo de la computación cuántica. QODA crea un entorno abierto y unificado en algunas de las computadoras y procesadores cuánticos más potentes, lo que mejora la productividad científica y ofrece una mayor escala en la investigación cuántica.
¿Qué es la Computación Cuántica?
Según la publicación del blog Dion Harris de NVIDIA, la computación cuántica es un enfoque sofisticado para realizar cálculos paralelos, utilizando la física que gobierna las partículas subatómicas para reemplazar los transistores más simples en las computadoras actuales.
Las computadoras cuánticas calculan usando qubits, unidades informáticas que pueden estar encendidas, apagadas o cualquier valor intermedio, en lugar de los bits de las computadoras tradicionales que están encendidas o apagadas, uno o cero. La capacidad del qubit para vivir en el estado intermedio, llamado superposición, agrega una capacidad poderosa a la ecuación informática, lo que hace que las computadoras cuánticas sean superiores para algunos tipos de matemáticas.
Las computadoras hoy en día usan ocho bits para representar cualquier número entre 0 y 255, haciendo los cálculos uno a la vez. Una computadora cuántica puede usar simultáneamente ocho qubits para representar cada número entre 0 y 255. El procesamiento se calcula simultáneamente en lugar de secuencialmente, entregando resultados en segundos.
Usando qubits, las computadoras cuánticas podrían realizar cálculos en minutos que les llevarían a las computadoras clásicas cientos o miles de años si pudieran terminarlos.
Los expertos en computación de alto rendimiento (HPC) e inteligencia artificial (IA) pueden utilizar QODA para añadir fácilmente computación cuántica a las aplicaciones existentes, aprovechando tanto los procesadores cuánticos actuales como las futuras máquinas cuánticas simuladas mediante sistemas NVIDIA DGX y una amplia base instalada de GPU NVIDIA disponibles en centros de supercomputación científica y nubes públicas.
Según Tim Costa, director de HPC y Quantum Computing Products de NVIDIA:
“Los avances científicos pueden ocurrir a corto plazo con soluciones híbridas que combinen la computación clásica y la computación cuántica. QODA revolucionará la computación cuántica al brindarles a los desarrolladores un modelo de programación poderoso y productivo”.
SDK cuQuantum de NVIDIA
Durante la presentación principal de GTC a principios de este año, NVIDIA anunció el SDK cuQuantum para acelerar las simulaciones de circuitos cuánticos que se ejecutan en GPU. Los primeros trabajos sugieren que cuQuantum podrá ofrecer mejoras de velocidad de varios órdenes de magnitud.
NVIDIA y Caltech aceleraron un simulador de circuito cuántico de última generación con cuQuantum ejecutándose en GPU NVIDIA A100 Tensor Core. Generó una muestra de una simulación de circuito completo del circuito Google Sycamore en 9.3 minutos en Selene, una tarea que hace 18 meses los expertos pensaron que llevaría días utilizando millones de núcleos de CPU.
Las organizaciones cuánticas líderes ya están utilizando GPU NVIDIA y el kit de desarrollo de software (SDK) cuQuantum de NVIDIA para acelerar el desarrollo de simulaciones de circuitos cuánticos individuales en GPU. QODA amplía la investigación cuántica de NVIDIA
esfuerzos aprovechando los entornos de simulación de cuQuantum.
NVIDIA también anunció colaboraciones QODA con los proveedores de hardware cuántico IQM Quantum Computers, Pasqal, Quantinuum, Quantum Brilliance y Xanadu; los proveedores de software QC Ware y Zapata Computing; y centros de supercomputación Forschungszentrum Jülich, Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley y Laboratorio Nacional Oak Ridge.
Ingrese a los sistemas QPU e híbridos
Tim Costa de NVIDIA ha publicado un blog centrado en sistemas cuánticos, QODA e híbridos cuánticos clásicos, destacado por una discusión con Kristel Michielsen de Jülich Unified Infrastructure for Quantum Computing (JUNIQ).
Michielsen, que dirige el programa cuántico en el Centro de Supercomputación de Jülich, cerca de Colonia, explicó:
“No podemos seguir solo con las computadoras clásicas de hoy porque consumen mucha energía y no pueden resolver algunos problemas. Pero junto con computadoras cuánticas que no consumirán tanta energía, creo que puede haber potencial para resolver algunos de nuestros problemas más complejos”.
Tim explica que los procesadores cuánticos, también conocidos como QPU, aprovechan las propiedades de la mecánica cuántica y son ideales para simular procesos a nivel atómico, lo que permite avances fundamentales en química y ciencia de los materiales, que afectan a todo, desde baterías más eficientes hasta medicamentos más efectivos.
Aunque hay varios prototipos de computadoras cuánticas disponibles, todavía están en la etapa inicial y no son compatibles con la potencia o la confiabilidad para abordar trabajos comercialmente relevantes. Los investigadores están vinculando los sistemas HPC clásicos con las computadoras cuánticas para abordar este problema. Michielsen dice que “nos dará lo mejor de ambos mundos”. Jülich y otros investigadores están construyendo esos sistemas hoy.
Consulta la entrada completa del blog de Tim sobre Jülich Quantum.
Con la industria de la computación cuántica actualmente dominada por unos pocos actores clave, NVIDIA QODA podría crear una nueva clase de desarrolladores capaces de aprovechar los estándares abiertos e interoperables en varias plataformas de hardware y software.
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