En sus 18 años como patinadora artística competitiva, Bettina Heim aprendió a aterrizar un lutz con velocidad y gracia. Ahora, armada con un Ph.D. en computación cuántica, está ayudando a Microsoft Azure Quantum a labrarse una posición a la vanguardia de los servicios en el cloud.
“Siempre me han atraído los problemas interesantes y trabajar arduamente para lograr un objetivo”, dijo Heim, ingeniera de software principal sénior en Microsoft. “Es por eso que me atrajo la computación cuántica, donde existe un enorme potencial para beneficiar a la sociedad mediante la creación de una herramienta completamente nueva más allá de los sistemas clásicos actuales”.
El invierno pasado, Azure Quantum demostró cómo los sistemas clásicos y cuánticos pueden trabajar juntos para abordar grandes problemas, una capacidad que pretende ofrecer a cualquier usuario del cloud.
Para llegar allí, está adoptando herramientas como NVIDIA QODA, un entorno de programación universal y abierto que vinculará GPU y procesadores cuánticos en futuros sistemas híbridos.
“QODA nos ayudará a dar el próximo paso de ofrecer una sólida integración de sistemas muy diferentes”, dijo Heim, una ciudadana suiza que ahora reside en Seattle.
Base de Software de Quantum
Sentar las bases del software para las computadoras cuánticas es el enfoque de QIR Alliance de Heim.
El grupo de la industria supervisa el trabajo en una interfaz común entre los lenguajes de programación cuántica y las computadoras cuánticas. QIR permite a los desarrolladores usar herramientas como QODA para crear aplicaciones que se ejecutan en computadoras cuánticas híbridas para acelerar el descubrimiento científico.
Eso es un gran salto para un sector donde los desarrolladores están acostumbrados a escribir el equivalente a programas ensambladores que abordan directamente las características específicas de cada sistema.
“Es importante tener herramientas que no requieran un conocimiento profundo de los sistemas cuánticos, por lo que estamos colaborando con empresas como NVIDIA para involucrar e inspirar a un amplio campo de desarrolladores”, dijo.
“QODA y cuQuantum brindan un gran paso adelante en el campo al aprovechar los recursos clásicos de HPC para el desarrollo cuántico”, agregó, refiriéndose a NVIDIA cuQuantum, una biblioteca de software para ejecutar simulaciones de circuitos cuánticos en sistemas acelerados por GPU.
Un Ecosistema Cuántico en Expansión
La colaboración con Microsoft para expandir el ecosistema QIR e integrar el conjunto de herramientas de NVIDIA con Azure Quantum es una entre muchas. Docenas de empresas están adoptando cuQuantum para acelerar la investigación cuántica en las computadoras clásicas de hoy y QODA para programar los sistemas cuánticos clásicos híbridos del mañana.
Por ejemplo, Rigetti Computing permitirá a los desarrolladores usar QODA para programar sus computadoras cuánticas superconductoras. Y el especialista en software Classiq utilizará QODA para optimizar el rendimiento de sus algoritmos cuánticos.
Las empresas se unen a los proveedores de hardware cuántico IQM Quantum Computers, Pasqal, Quantinuum, Quantum Brilliance y Xanadu, que anunciaron colaboraciones utilizando QODA en julio. Admiten una amplia gama de tecnologías qubit que refuerzan el papel de QODA como una plataforma unificada que permite todos los sistemas híbridos cuánticos-clásicos.
Además, QODA cuenta con el apoyo de los proveedores de software QC Ware y Zapata Computing y cuatro centros de supercomputación: Forschungszentrum Jülich, Lawrence Berkeley National Laboratory, Oak Ridge National Laboratory y RIKEN en Japón.
Investigación de la Industria Utiliza cuQuantum
Mientras tanto, las aplicaciones para simulaciones de circuitos cuánticos en cuQuantum se están expandiendo.
BMW Group identificó más de 40 casos de uso automotriz para la computación cuántica en un artículo el año pasado. Este año, utilizó la biblioteca cuStateVec de cuQuantum como parte de su trabajo en un punto de referencia para aplicaciones cuánticas.
El fabricante de automóviles organizó un desafío global para mostrar formas en que los sistemas cuánticos pueden abordar los problemas de optimización, IA y ciencia de materiales más difíciles del sector. Como muestra del amplio interés en la tecnología, el desafío atrajo a 70 equipos con miembros de empresas como Accenture, Lufthansa y NTT.
En Japón, Fujifilm Informatics Research Laboratory está utilizando cuQuantum para construir circuitos cuánticos con el startup BlueQat. La colaboración tiene como objetivo crear simulaciones de circuitos cuánticos a gran escala para acelerar la I+D de Fujifilm.
Los desarrolladores pueden usar cuQuantum para crear simulaciones precisas de cientos de qubits en una sola GPU NVIDIA A100 Tensor Core y miles de qubits en un clúster de supercomputación.
Quantum se Expande en el Cloud
Los servicios en el cloud de Oracle permitirán a los desarrolladores crear simulaciones de circuitos cuánticos en GPU. Está poniendo a disposición en Oracle Cloud Marketplace el dispositivo cuQuantum DGX Appliance, un contenedor con todos los componentes necesarios para ejecutar trabajos de cuQuantum.
Asimismo, AWS anunció la disponibilidad de cuQuantum en su servicio Braket. También demonstró en Braket cómo cuQuantum puede proporcionar una aceleración de hasta 900 veces en las cargas de trabajo de machine learning cuántico.
Las firmas de consultoría también están mostrando el potencial de la computación cuántica acelerada con el software de NVIDIA.
IA Obtiene un Impulso Cuántico
Deloitte utilizará cuQuantum y QODA para llevar el procesamiento del lenguaje natural a nuevas alturas en el servicio al cliente. Empleará conjuntos de datos de alta dimensión para permitir que los sistemas interpreten oraciones completas.
En otros proyectos, explorará cómo cuQuantum puede acelerar el descubrimiento de fármacos y resolver problemas complejos de optimización en datos médicos estructurados.
El grupo de I+D de SoftServe, una empresa global de servicios y consultoría de TI, utiliza cuQuantum en varias áreas de aplicación, incluido el descubrimiento de fármacos y la optimización de la logística de emergencia. También ejecuta el software en simulaciones cuánticas de finanzas, como la previsión de tendencias en los precios de las acciones y la automatización de la gestión de carteras financieras.
Los esfuerzos de investigación se unen a los de los colaboradores existentes, incluidos Google Quantum AI e IonQ, que anunciaron el soporte para cuQuantum en su lanzamiento a fines de 2021.
Más Información en GTC
Obtenga más información viendo las sesiones de GTC que brindan una visión general de la supercomputación acelerada cuánticamente, su ecosistema y sus aplicaciones en la industria farmacéutica.
Y para tener una idea general, vea el discurso de apertura de GTC del fundador y director ejecutivo de NVIDIA, Jensen Huang, a continuación.