La investigación quantum de Intel abarca toda la pila de cómputo, desde los dispositivos qubit hasta la arquitectura de hardware, la arquitectura de software y las aplicaciones en general. El SDK De Quantum de Intel es una computadora cuántica en simulación que también puede interactuar con el hardware cuántico de Intel, incluyendo el chip de control Horse Ridge II de Intel y el chip qubit quantum spin de Intel cuando esté disponible a finales de este año.
El SDK de Intel Quantum ofrece a los desarrolladores la elección de dos back-end objetivo para simular qubits: 1) un simulador de qubit genérico de código abierto de alto desempeño, el Intel Quantum Simulator (IQS); y 2) Un back-end objetivo que simula el hardware de punto qubit cuántico de Intel y permite la simulación de modelos compactos de los qubits de spin de silicio Intel.
Intel se ha comprometido a impulsar el campo de la computación cuántica, que incluye la construcción de una comunidad de desarrolladores. Los usuarios beta del SDK de Intel Quantum están explorando una variedad de posibles casos de uso, entre ellos dinámica de fluidos, asutilicsics y diseño de materiales.
La investigación cuántica de Intel abarca toda la pila de cómputo, desde los dispositivos qubit hasta la arquitectura de hardware, el control y la arquitectura y las aplicaciones generales del software. (Crédito: Intel Corporation)
Una foto muestra la oblea de qubit de silicio de 300 milimétricas completamente procesada de Intel. (Crédito: Intel Corporation)
Novedades: Después de lanzar su versión beta en septiembre de 2022, Intel lanzó hoy la versión 1.0 del Intel® Quantum Software Development Kit (SDK). El SDK es una computadora cuántica en simulación que también puede interactuar con el hardware cuántico de Intel, incluyendo el chip de control Horse Ridge II de Intel y el chip qubit quantum spin de Intel cuando esté disponible este año. El kit permite a los desarrolladores programar algoritmos cuánticos en simulación, y cuenta con una interfaz de programación intuitiva escrita en C++ utilizando una cadena de herramientas de compilador de máquina virtual de bajo nivel (LLVM) estándar de la industria. Como resultado, el SDK de Intel ofrece una interfaz perfecta con aplicaciones C/C++ y Python, lo que lo hace más versátil y personalizable.
"El SDK de Intel Quantum ayuda a los programadores a prepararse para futuras computadoras cuánticas comerciales de gran escala. No sólo ayudará a los desarrolladores a aprender a crear algoritmos y aplicaciones cuánticas en simulación, sino que también hará avanzar a la industria creando una comunidad de desarrolladores que acelerará el desarrollo de aplicaciones, para que estén listos cuando el hardware cuántico de Intel esté disponible”.
Acerca del SDK Intel Quantum 1.0: La versión 1.0 del SDK incluye una interfaz de programación intuitiva basada en C++, que proporciona un lenguaje de programación familiar a los desarrolladores informáticos clásicos, lo que permite la colaboración entre ellos y los desarrolladores cuánticos. El kit también cuenta con un entorno de tiempo de ejecución quantum optimizado para ejecutar algoritmos híbridos cuánticos clásicos. Los desarrolladores pueden elegir entre dos backends de destino para simular qubits: simular un mayor número de qubits genéricos o simular hardware de Intel.
El primer backend es un simulador genérico de qubits de código abierto y alto rendimiento, el Intel Quantum Simulator (IQS). IQS tiene un backend con capacidad de 32 qubits en un solo nodo y más de 40 qubits en múltiples nodos. El segundo es un backend de destino que simula el hardware de qubits de puntos cuánticos de Intel y permite la simulación de modelos compactos de qubits de espín de silicio de Intel. Los qubits de Intel aprovechan la experiencia de la empresa en la fabricación de transistores de silicio para construir una computadora cuántica de gran escala.
Con el SDK, los usuarios pueden desarrollar pequeñas cargas de trabajo para determinar qué funcionalidades necesita la arquitectura del sistema de la computadora cuántica para ejecutar algoritmos con eficiencia y precisión en los qubits. Además, Intel está utilizando el SDK internamente para co-diseñar hardware y software cuánticos en tándem, acelerando el desarrollo del sistema.
El SDK es una plataforma personalizable y ampliable que proporciona mayor flexibilidad al desarrollar aplicaciones cuánticas. También proporciona a los usuarios comparar archivos de compilador, una característica estándar en el desarrollo de computación clásica, para discernir cuán bien se optimiza un algoritmo en el compilador. Permite a los usuarios ver el código fuente y obtener niveles más bajos de abstraición, lo que permite obtener perspectivas sobre cómo un sistema almacena los datos.
Las características adicionales incluyen:
- Codigo en patrones conocidos: Intel extendióla LLVM estándar del sector con extensiones cuánticas y ha desarrollado un entorno de ejecución cuántico modificado para la computación cuántica, y el IQS proporciona una simulación de vectores de estado de un ordenador cuántico universal.
- Ejecución eficiente de flujos de trabajo híbridos cuánticos clásicos: Las extensiones del compilador permiten a los desarrolladores integrar resultados de algoritmos cuánticos en sus proyectos C++, abriendo la puerta a los bucles de realimentación necesarios para algoritmos híbridos cuántico-clásicos como el algoritmo cuántico de optimización aproximada (QAOA) y el solucionador cuántico variacional de valores propios (VQE).
- Simulación de alto desempeño: Los usuarios de Intel® DevCloud pueden crear ejecutables capaces de simular aplicaciones y algoritmos con hasta 32 qubits en un único nodo de cálculo y más de 40 en varios nodos.
Cómo Intel está desarrollando un ecosistema cuántico: Intel se ha comprometido a hacer avanzar el campo de la computación cuántica y está trabajando para crear una comunidad de desarrolladores. Como punto de partida de este esfuerzo, Intel ha concedido subvenciones a cinco universidades para desarrollar planes de estudios de cursos cuánticos para compartir con otras universidades y expandir su uso en el mundo académico: la Universidad de Pensilvania, la Technische Hochschule Deggendorf, la Universidad de Keio, la Universidad Estatal de Ohio y la Universidad Estatal de Pensilvania.
El Instituto Tecnológico Deggendorf de Munich, Alemania, está utilizando el SDK para explorar un problema de dinámica de fluidos importante para la aerodinámica y la hidrodinámica. En enero de 2023, Intel celebró un Intel Quantum Computing Challenge en el Deggendorf Institute of Technology. Las presentaciones exploraron casos de uso cuántico utilizando la versión beta del SDK Intel Quantum, incluida la eliminación de ruido de imágenes y la generación de imágenes realistas, así como la resolución de problemas de búsqueda no estructurados. Leidos, otro usuario de la versión beta, está explorando aplicaciones como el aprendizaje automático cuántico, la simulación de materiales y problemas de astrofísica como el teletransporte cuántico, los agujeros negros y los agujeros de gusano.
Esto es lo que dicen los probadores beta:
Universidad de Pensilvania: "El SDK Intel Quantum es fácil de iniciar y, como todo está en la nube, todo lo que necesito es un cliente shell seguro y el simulador generará informes muy detallados para que pueda analizar y depurar los kernels que escribo", asegura Gushu Li, profesor asistente, departamento de Informática y Ciencias de la Información de la Universidad de Pensilvania.
Instituto Tecnológico de Deggmoviendo: "El SDK Intel Quantum cambia las reglas del juego en el ámbito del desarrollo cuántico porque permite al desarrollador operar a un nivel más cercano al hardware para aprovechar mejor los recursos", afirma Yaknan John Gambo, estudiante de posgrado del Instituto de Tecnología Deggendorf de Alemania.
Universidad estatal de Pensilvania: "El SDK Quantum de Intel ofreció una manera única de aplicar mi conocimiento de C al dominio cuántico", dijo Jeremie Pope, un estudiante del departamento de ingeniería informática. "Me ayudó a adoptar la programación cuántica como si fuera un lenguaje clásico".
Centro de innovación de Leidos: "Leidos ha disfrutado de la versatilidad de su simulación agnóstica al hardware para el desarrollo de software y el análisis comparativo", aseveró Elizabeth Iwasawa, Ph.D., líder de tecnología cuántica y científica de investigación del Centro de Innovación de Leidos. "Incluso con la versión beta, exploramos una amplia variedad de temas de investigación, desde el modelado de materiales y el aprendizaje de máquinas cuánticas hasta la investigación teórica de los estados dobles termocampo".
Qué sigue: El SDK Dev Intel Quantum 1.0 ya está disponible en OneAPI Intel Dev Cloud. En el futuro, Intel planea lanzar nuevas versiones del SDK con características adicionales y integrará el SDK sin dificultades con el hardware cuántico de Intel. Para obtener más información sobre el enfoque único de Intel con respecto a la computación cuántica, lea los fundamentos de computación cuántica de Intel.
Más contexto: Intel Labs (Intel.com) | Intel Quantum Computing (Intel.com) | Intel Labs (kit de prensa)