IBM dimostra un ‘aumento di velocità 120x’ nell’applicazione quantistica di destinazione

IBM ha annunciato quelli che considera sviluppi tecnologici innovativi per migliorare il modo in cui gli algoritmi possono essere eseguiti su piattaforme di calcolo classiche e quantistiche.

Come altre organizzazioni che sviluppano la tecnologia dei computer quantistici, IBM ha affermato di essersi concentrata principalmente sull’esecuzione di circuiti quantistici o sequenze di operazioni quantistiche. Queste operazioni vengono eseguite IBM Quantum sistemi.

Ma alcuni algoritmi che utilizzano il calcolo quantistico richiedono migliaia, persino milioni, di interazioni tra architetture di calcolo quantistiche e classiche. Per supportare questo approccio ibrido al computing, IBM ha affermato che era necessario creare sistemi che accelerassero in modo nativo l’esecuzione di programmi quantistici e non solo circuiti quantistici.

“I sistemi costruiti per eseguire programmi quantistici devono avere capacità effettive significativamente maggiori e richiedono miglioramenti su tutto lo stack, tra cui progettazione di servizi cloud, software di sistema, hardware di controllo e persino hardware quantistico”, ricercatori IBM ha scritto in un post sul blog.

Come esempio dei tipi di problemi che un computer quantistico potrebbe affrontare, nel 2017, Natura ha pubblicato un articolo del team Quantum di IBM che ha dimostrato che un computer quantistico potrebbe simulare il comportamento della molecola di idruro di litio. Il documento si basava sulla ricerca che utilizzava il sistema a 5 qubit di IBM del 2017.

A quel tempo, il autori del documento ha dichiarato: “Con i futuri processori quantistici, che avranno un volume maggiore, saremo in grado di esplorare la potenza di questo approccio alla simulazione quantistica per molecole sempre più complesse che vanno oltre le capacità di calcolo classiche. La capacità di simulare accuratamente le reazioni chimiche favorisce gli sforzi per scoprire nuovi farmaci, fertilizzanti e persino nuove fonti di energia sostenibile”.

Nel 2020, IBM ha stabilito una roadmap spiegando in dettaglio come spera di fornire sistemi con 1.121 qubit entro il 2023, per l’esecuzione di applicazioni quantistiche nelle scienze naturali. A quel tempo, la sua offerta più veloce era il processore IBM Quantum Hummingbird a 65 qubit.

Secondo il post del blog, il processo di modellazione della molecola descritto in Natura la carta impiegherebbe 45 giorni se eseguita sui servizi di calcolo quantistico di oggi. Questo perché c’è una grande latenza quando l’elaborazione viene passata avanti e indietro tra un processore classico e quantistico. “Ora, possiamo risolvere lo stesso problema in sole nove ore: una velocità 120 volte superiore”, hanno affermato i ricercatori IBM nel post sul blog.

Per raggiungere questo obiettivo, hanno affermato, IBM ha apportato miglioramenti algoritmici per ridurre da due a dieci volte il numero di iterazioni dell’algoritmo necessarie per ricevere una risposta finale. Hanno affermato che i miglioramenti nel software di sistema hanno rimosso circa 17 secondi per iterazione e il miglioramento delle prestazioni del processore ha comportato una diminuzione di 10 volte del numero di scatti o esecuzioni ripetute del circuito, richieste da ogni iterazione dell’algoritmo. IBM ha affermato di aver apportato miglioramenti anche ai sistemi di controllo.

Secondo i ricercatori, Qiskit Runtime di IBM, un servizio containerizzato per computer quantistici, ha fornito ulteriori miglioramenti delle prestazioni.

“Piuttosto che creare latenze quando il codice passa tra il dispositivo di un utente e il computer quantistico basato su cloud, gli sviluppatori possono eseguire il loro programma nell’ambiente di esecuzione di Qiskit Runtime, dove il cloud ibrido IBM gestisce il lavoro per loro. Le nuove architetture software e gli operatori OpenShift ci consentono di massimizzare il tempo impiegato per l’elaborazione e ridurre al minimo il tempo trascorso in attesa “.

IBM ha ora rilasciato Qiskit Runtime.