Qiskit, el software cuántico de mayor rendimiento del mundo, puede ampliar la longitud y la complejidad de ciertos circuitos a 5000 operaciones de dos qubits con resultados precisos en las computadoras cuánticas de IBM
Qiskit, el software cuántico de mayor rendimiento del mundo, puede ampliar la longitud y la complejidad de ciertos circuitos a 5000 operaciones de dos qubits con resultados precisos en las computadoras cuánticas de IBMRIKEN y Cleveland Clinic exploran nuevos problemas de valor científico combinando recursos cuánticos y clásicos con Qiskit; el Instituto Politécnico Rensselaer avanza hacia la supercomputación centrada en lo cuánticoServicios Qiskit de IBM, Algorithmiq, Qedma, QunaSys, Q-CTRL y Multiverse Computing para ampliar el rendimiento y, al mismo tiempo, simplificar la forma en que se pueden crear algoritmos de próxima generación
YORKTOWN HEIGHTS, NY , 13 de noviembre de 2024 / PRNewswire / — Hoy, en su conferencia inaugural IBM Quantum Developer Conference, IBM (NYSE: IBM ) anunció avances en hardware y software cuántico para ejecutar algoritmos complejos en computadoras cuánticas IBM con niveles récord de escala, velocidad y precisión.
IBM Quantum Heron, el procesador cuántico de mayor rendimiento de la empresa hasta la fecha y disponible en los centros de datos cuánticos globales de IBM, ahora puede aprovechar Qiskit para ejecutar con precisión ciertas clases de circuitos cuánticos con hasta 5000 operaciones de compuerta de dos cúbits. Los usuarios ahora pueden usar estas capacidades para ampliar las exploraciones sobre cómo las computadoras cuánticas pueden abordar problemas científicos en los campos de los materiales, la química, las ciencias biológicas, la física de alta energía y más.
Esto continúa con el logro de hitos en la hoja de ruta de desarrollo cuántico de IBM y avanza aún más en la era de la utilidad cuántica a medida que IBM y sus socios progresan hacia la ventaja cuántica y el sistema avanzado con corrección de errores de IBM planificado para 2029.
Las mejoras combinadas de IBM Heron y Qiskit pueden ejecutar ciertos circuitos cuánticos de Ising con espejo de hasta 5000 puertas, que es casi el doble de la cantidad de puertas que se ejecutaron con precisión en la demostración de utilidad cuántica de IBM de 2023. Este trabajo extiende aún más el rendimiento de las computadoras cuánticas de IBM más allá de las capacidades de los métodos de simulación clásica de fuerza bruta. El experimento de utilidad de 2023, publicado en Nature , demostró los resultados de velocidad en términos de tiempo de procesamiento, por punto de datos, que totalizó 112 horas. El mismo experimento, utilizando los mismos puntos de datos, se ejecutó en el último procesador IBM Heron y se puede completar en 2,2 horas, lo que es 50 veces más rápido.
IBM ha desarrollado aún más Qiskit para convertirlo en el software cuántico de mayor rendimiento del mundo, lo que permite a los desarrolladores construir más fácilmente circuitos cuánticos complejos con estabilidad, precisión y velocidad. Esto se evidencia en los resultados recopilados y publicados en arXiv.org mediante Benchpress , una herramienta de evaluación comparativa de código abierto que IBM utilizó para medir Qiskit en 1000 pruebas, principalmente de terceros, y descubrió que era el kit de desarrollo de software cuántico de mayor rendimiento y más confiable en comparación con otras plataformas seleccionadas.
«Los avances en nuestro hardware y en Qiskit permiten a nuestros usuarios crear nuevos algoritmos en los que se pueden combinar recursos avanzados de supercomputación cuántica y clásica para combinar sus respectivas fortalezas», afirmó Jay Gambetta , vicepresidente de IBM Quantum. «A medida que avanzamos en nuestra hoja de ruta hacia sistemas cuánticos con corrección de errores, los algoritmos descubiertos hoy en todas las industrias serán clave para hacer realidad el potencial de resolver nuevos problemas que se materializan mediante la convergencia de QPU, CPU y GPU».
Nuevas herramientas de software para avanzar en el desarrollo de algoritmos de próxima generación
La plataforma cuántica de IBM está ampliando aún más las opciones con nuevos servicios de Qiskit, como capacidades basadas en inteligencia artificial generativa y software de socios de IBM, lo que permite que una red creciente de expertos en todas las industrias construya algoritmos de próxima generación para la investigación científica.
Esto incluye herramientas como el Qiskit Transpiler Service para impulsar la optimización eficiente de circuitos cuánticos para hardware cuántico con IA; Qiskit Code Assistant para ayudar a los desarrolladores a generar código cuántico con modelos de IA generativa basados en IBM Granite; Qiskit Serverless para ejecutar enfoques iniciales de supercomputación centrados en lo cuántico en sistemas cuánticos y clásicos; y el IBM Qiskit Functions Catalog para hacer que los servicios de IBM, Algorithmiq, Qedma, QunaSys, Q-CTRL y Multiverse Computing estén disponibles para capacidades como la reducción de la gestión del rendimiento del ruido cuántico, así como la abstracción de las complejidades de los circuitos cuánticos para simplificar el desarrollo de algoritmos cuánticos.
«El algoritmo de mitigación de errores de red tensorial (TEM) de Algorithmiq, disponible a través del Catálogo de funciones IBM Qiskit, ofrece una mitigación de errores de última generación para circuitos a escala de servicios públicos al aprovechar los pasos hacia enfoques de supercomputación centrados en lo cuántico, brindando el tiempo de ejecución cuántico más rápido que hayamos ofrecido hasta ahora a los usuarios», dijo Matteo Rossi , director de tecnología de Algorithmiq. «Con los recientes avances que hemos logrado para combinar computadoras cuánticas con posprocesamiento en GPU, estamos impulsando las capacidades de TEM para admitir circuitos con hasta 5000 puertas cuánticas entrelazadas, un hito para escalar experimentos cuánticos y abordar problemas complejos. Esto podría abrir la puerta a simulaciones y cálculos cuánticos que anteriormente estaban restringidos por limitaciones de ruido».
«Los avances en el hardware y software cuántico de IBM son fundamentales para la misión de Qedma de crear servicios que permitan a nuestros usuarios ejecutar los circuitos cuánticos más largos y complejos», afirmó Dorit Aharonov , directora científica de Qedma. «En combinación con nuestros propios logros en mitigación de errores, que ofrecemos a través del servicio de Qedma en el Catálogo de funciones IBM Qiskit, esperamos seguir avanzando en nuestra misión de permitir a los usuarios globales crear algoritmos con los sistemas cuánticos actuales y lograr resultados cada vez más precisos de valor científico».
Qiskit impulsa la integración cuántica y clásica hacia el futuro de la informática
Como próxima evolución de la informática de alto rendimiento, la visión de IBM de la supercomputación centrada en lo cuántico apunta a integrar computadoras cuánticas y clásicas avanzadas que ejecuten cargas de trabajo en paralelo para descomponer fácilmente problemas complejos con software de alto rendimiento, lo que permite que cada arquitectura resuelva partes de un algoritmo para las que es más adecuada. Este software está siendo diseñado para volver a unir problemas de manera fluida y rápida, lo que permite ejecutar algoritmos que son inaccesibles o difíciles para cada paradigma informático por sí solo.
RIKEN, un instituto nacional de investigación científica de Japón , y Cleveland Clinic, un importante centro médico académico e institución de investigación biomédica con un IBM Quantum System One en sitio y a escala de servicio público, están explorando algoritmos para problemas de estructura electrónica que son fundamentales para la química.
Estas iniciativas representan los primeros pasos hacia enfoques de supercomputación centrados en lo cuántico para modelar de manera realista sistemas químicos y biológicos complejos, una tarea que históricamente se creía que requería computadoras cuánticas tolerantes a fallas.
Los primeros ejemplos de este tipo de flujos de trabajo son los métodos basados en el procesamiento clásico paralelo de muestras individuales de ordenadores cuánticos. Basándose en técnicas anteriores, como el método QSCI de QunaSys , los investigadores de IBM y RIKEN han realizado diagonalizaciones cuánticas basadas en muestras en entornos de supercomputación centrados en la cuántica, que utilizan hardware cuántico para modelar con precisión la estructura electrónica de los sulfuros de hierro , un compuesto ampliamente presente en la naturaleza y en los sistemas orgánicos.
Ahora disponible como un servicio Qiskit implementable, esta misma técnica está siendo aprovechada por la Clínica Cleveland para explorar cómo podría usarse para implementar simulaciones centradas en lo cuántico de interacciones no covalentes: enlaces entre moléculas que son esenciales para muchos procesos científicos químicos, biológicos y farmacéuticos.
«Esta investigación es un ejemplo de lo que hace que nuestra colaboración en materia de investigación sea exitosa: unir las tecnologías de última generación de IBM con la reconocida experiencia de Cleveland Clinic en el ámbito de la atención médica y las ciencias biológicas», afirmó Lara Jehi, MD, directora de información de investigación de Cleveland Clinic. «Juntos, estamos superando los límites científicos tradicionales utilizando tecnología de vanguardia como Qiskit para avanzar en la investigación y encontrar nuevos tratamientos para pacientes de todo el mundo».
«Con nuestros socios de IBM, pudimos aprovechar su algoritmo avanzado de estructura electrónica de computación cuántica para estudiar, por primera vez, las interacciones intermoleculares en el IBM Quantum System One en la Clínica Cleveland, que son importantes para posibles aplicaciones futuras en el descubrimiento y diseño de fármacos», dijo Kennie Merz , PhD y científico molecular cuántico en la Clínica Cleveland.
«El Centro RIKEN para la Ciencia Computacional (R-CCS) está llevando a cabo el proyecto Computación Cuántica de Alto Rendimiento de Japón (JHPC-Quantum), que tiene como objetivo construir una plataforma de computación híbrida cuántica-HPC mediante la integración de nuestra supercomputadora, Fugaku, con un IBM Quantum System Two en las instalaciones impulsado por un procesador IBM Quantum Heron. En la era de la utilidad cuántica, apoyaremos firmemente el objetivo de la iniciativa de demostrar enfoques de supercomputación centrados en lo cuántico mediante el uso de nuestra plataforma como un primer paso hacia esta nueva arquitectura informática», dijo Mitsuhisa Sato, director de la División de Plataforma Híbrida Cuántica-HPC del Centro RIKEN para la Ciencia Computacional.
Además, el Instituto Politécnico Rensselaer está utilizando las herramientas de Qiskit para dar los primeros pasos en la creación de la primera supercomputación centrada en lo cuántico de IBM en un campus universitario. Con un software de alto rendimiento, RPI e IBM pretenden conectar con éxito las cargas de trabajo de la supercomputadora clásica AiMOS y del IBM Quantum System One, ambos ubicados en el campus de RPI, en un único entorno computacional gestionado por un gestor de recursos informáticos de alto rendimiento estándar.
«Desde la presentación del IBM Quantum System One en el campus del RPI a principios de este año, hemos dado pasos hacia otro hito importante al iniciar el trabajo para vincular el sistema cuántico y nuestra supercomputadora AiMOS», afirmó el Dr. Martin A. Schmidt , presidente del RPI. «Este momento es un testimonio de nuestra asociación de larga data con IBM y, al igual que la combinación de la computación cuántica y la supercomputación, nuestras dos instituciones juntas impulsarán avances emocionantes en los próximos años». IBM News. Traducido al español
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