NVIDIA bugün, hata toleranslı kuantum bilgisayarlar için faydalı uygulamalar geliştirmeye yönelik programlanabilir ve doğrulanabilir bir yaklaşım sağlayan CUDA-Q Logical orkestrasyon katmanıyla açık kaynaklı NVIDIA CUDA-Q™ platformunun genişletildiğini duyurdu.
Mantıksal kübitlere sahip hata toleranslı kuantum işlemciler, faydalı kuantum bilişim için kritik öneme sahiptir. Bu işlemciler, sistemlerin fiziksel kübitlerin doğasından kaynaklanan hataların üstesinden gelmesini sağlayarak ilaç keşfi, finansal modelleme ve malzeme geliştirme gibi pratik uygulamalar için gereken daha büyük hesaplamaları yürütebilmelerine olanak tanır.
Ancak bu tür sistemler için uygulama geliştirmek, zahmetli ve zaman alıcı bir ortak tasarım problemidir. Bir algoritmada, hata düzeltme kodunda, donanım mimarisinde veya diğer kuantum işlem birimi (QPU) bileşenlerinde yapılacak bir değişiklik, herhangi bir uygulamayı çalıştırmak için gereken kaynakları önemli ölçüde değiştirebilir.
CUDA-Q Logical ile araştırmacılar artık hata toleranslı kuantum bilişim uygulamaları için gereken birçok bileşeni tasarlayıp orkestre edebilir ve mantıksal kübitlerle performans açısından optimum sistem yapılandırmalarını belirlemek için seçenekler arasında kolayca geçiş yapabilirler.
NVIDIA’nın Kuantumdan Sorumlu Başkan Yardımcısı ve Genel Müdürü Timothy Costa, “Kuantum bilişim, mantıksal kübitler çağına doğru olgunlaşıyor ve araştırmacıların hata toleranslı bir sistemin tüm yönlerini temsil edebilen açık, özelleştirilebilir bir platforma ihtiyacı var.” dedi. “CUDA-Q Logical’ın eklenmesi, kübit türü ve mimarisinden bağımsız olarak tamamen entegre ve ortaklaşa optimize edilmiş sistemleri keşfetmek için gerekli gücü ve esnekliği sağlayarak faydalı kuantum-GPU süper bilişimine ulaşma süresini büyük ölçüde kısaltıyor.”
CUDA-Q Logical, hâlihazırda Fermi Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarı, Infleqtion, IQM Quantum Computers, QCDesign, Quantum Motion ve Sandia Ulusal Laboratuvarları da dâhil olmak üzere QPU üreticileri ve laboratuvarlar tarafından kullanılıyor.
Iceberg Quantum, CUDA-Q Logical’ı kullanarak Diraq’ın kübitleri için kendi hata toleranslı mimarisini modelledi ve Diraq’ın önceki tahminlerinden yaklaşık 10 kat daha az olan yalnızca 150.000 fiziksel kübitle 1.000 mantıksal kübitin nasıl oluşturulabileceğini gösterdi. CUDA-Q Logical, Iceberg’in mimarisinin potansiyel uygulamalarını hızla değerlendirmek için benzeri görülmemiş bir yol sunarak faydalı ve hata toleranslı kuantum bilişim için gereken donanımın önemli ölçüde azaltılmasına yardımcı oldu.
Fermilab, Hata Toleranslı Uygulamaları Keşfetmek İçin CUDA-Q Logical’ı Kullanıyor
Erken aşamadaki çalışmalarda Fermilab araştırmacıları, önceki sonuçları doğrulamak ve farklı hata düzeltme yaklaşımları ile kuantum donanımları arasındaki fiziksel kübit sayısı, çalışma süreleri ve diğer kaynak gereksinimleri açısından karşılaştırmalar yapmak için CUDA-Q Logical’ı kullandı.
Fermilab, karmaşık hata toleranslı sistem tasarımlarını tekrarlanabilir ve doğrulanabilir bir hesaplama iş akışına dönüştürerek hata toleranslı algoritma geliştirme sürecini beş aydan üç haftaya indirdi ve 7 katlık bir hız artışı elde etti.
Fermilab Baş Teknoloji Sorumlusu ve Süper İletken Kuantum Malzemeleri ve Sistemleri Merkezi Direktörü Anna Grassellino, “Hata toleranslı kuantum bilişim, yeni bilimsel keşiflerin önünü açmanın yoludur. Ancak bu hedefe ulaşmak, araştırmacıların algoritmaları, hata düzeltmeyi, mimarileri ve donanımı birlikte tasarlamasını gerektirecektir.” dedi. “Ekibimiz, CUDA-Q Logical’ı kullanarak normalde özel bir altyapı oluşturmanın yaklaşık beş ay süreceği bir durumda, bu kaynakların kombinasyonlarını yalnızca üç haftada keşfetti.”
Sandia, Kuantum Bilişimin Geleceği İçin Bir Kıyaslama Oluşturuyor
QUOPS, Sandia Ulusal Laboratuvarları tarafından geliştirilen ve kuantum bilişim sistemlerinin pratik ölçekteki uygulamalara yönelik kaydettiği ilerlemeyi ölçen, platformlar arası, bağımsız ve yeni bir kıyaslama aracıdır.
Sandia’nın QUOPS aracı sayesinde endüstri, hata toleranslı kuantum bilgisayarlar için ortak hedeflere yönelik ilerlemeyi karşılaştırmak üzere donanımdan bağımsız ve açık bir yönteme erişim sağladı. Geçmişte kuantum bilişimindeki ilerleme, temel olarak fiziksel kübitlerdeki gelişmeler, kübit sayılarının artması, doğruluğun iyileştirilmesi ve eşevrelilik süresinin uzatılması gibi ölçütlerle değerlendirilmiştir.
Sandia Ulusal Laboratuvarları Kuantum Performans Laboratuvarı Eş Direktörü Timothy Proctor, “Sandia olarak, hata toleranslı kuantum bilgisayarların Enerji Bakanlığı ve Amerika Birleşik Devletleri için ulusal öneme sahip sorunların çözümüne yardımcı olduğunu görmek için sabırsızlanıyoruz.” dedi. “Şu anki görevimiz, endüstri ortaklarımızın ilerlemesini hızlandırarak bunu daha erken gerçekleştirmektir. Bunu yapabilmek için bizim ve diğer kuantum bilişim paydaşlarının kuantum bilgisayarların yeteneklerindeki gelişimi izleyebilmesi ve öngörebilmesi gerekiyor. QUOPS’u tam da bu amaçla yarattık ve kuantum bilişim tedarikçileri ile müşterileri tarafından kullanıldığını görmekten heyecan duyuyoruz.”
Sandia, IEEE Quantum Week öncesinde yayımlanan bir ön baskı çalışmasında erken sonuçları paylaşarak Google, IBM ve Quantinuum’un QPU’ları için ilk QUOPS kıyaslamalarını raporladı. NVIDIA CUDA-Q’da bir QUOPS referans uygulaması da mevcut.
Kuantum-GPU Süper Bilişim Platformunu Genişletmek
Ekosistem ayrıca, kübitleri faydalı kuantum-GPU süper bilgisayarlarına dönüştürmek için NVIDIA’nın daha geniş kuantum bilişim teknolojileri yelpazesini de benimsiyor.
Diraq, silikon tabanlı kübit işlemcisini kalibre etmek için faydalı kuantum bilişim amacıyla yapay zekâ geliştirmeye ve kullanıma sunmaya yönelik dünyanın ilk açık model ailesi olan NVIDIA Ising’i kullandı.
Şirketler, kuantum işlemcilerini GPU süper bilgisayarlarıyla sıkı bir şekilde birleştirmek için açık bir sistem mimarisi olan NVIDIA NVQLink™’i kullanarak kuantum işlemcilerini GPU süper bilişimiyle entegre ediyor. NVQLink ile:
- Anyon Computing, yeni bir kuantum kontrol sistemi geliştirdi.
- Quandela, bir QPU-GPU mimarisi geliştirdi.
- Quantum Machines, İsrail Kuantum Bilişim Merkezi’nde kübitleri son teknoloji süper bilişim kaynaklarıyla entegre eden bir demo çalışması gerçekleştirdi.
NVIDIA CUDA-Q açık geliştirme platformu, kuantum bilişim ekosistemi genelinde benimsenmeye devam ediyor:
- BlueQubit, araştırmacıların CUDA-Q aracılığıyla NVIDIA hızlandırmalı bilişim kaynaklarına erişimini sağlamak için Quantum Flywheel hibe programını başlattı.
- Qedma Quantum Computing ve QCentroid, kuantum hata düzeltme ve hata azaltmanın yanı sıra kuantum uygulamalarının dağıtımını desteklemek için kendi teknolojilerini CUDA-Q ile entegre etti.
Kuantum ekosistemi, yeni ve geliştirilmiş kuantum uygulamaları oluşturmak için de NVIDIA ile birlikte çalışıyor:
- IonQ, NVIDIA hızlandırmalı bilişimi kullanarak üretken kuantum yapay zekâ çerçevesi olan DQAOA-GPT üzerindeki ilerlemesini duyurdu.
- MITRE, kuantum sensörlerinin GPU hızlandırmalı dijital ikizlerini oluşturmaya yönelik çalışmalar yayımladı.
- Phasecraft, bilinen en büyük varyasyonel kuantum özçözücü ile öykünmüş moleküler veri tabanını oluşturmak için NVIDIA cuQuantum’u kullanıyor.
- UCLA ve Caltech, kuantum uygulamalarını çalıştırmak için gereken kontrol dizilerinin tasarımını geliştirmeye yönelik çalışmalar yürütüyor.
Çeviren: Arda Arpacı
Redaktör: Büşra Özer
Bilimsel Redaktör: Yasemin Poyraz Koçak
