Jembatan menuju Revolusi Kuantum

Jembatan menuju Revolusi Kuantum


Jembatan menuju Revolusi Kuantum

PNNL, mitra Microsoft Quantum untuk menghubungkan sirkuit kuantum ke superkomputer pemerintah yang kuat

  • Kredit: Andrea Starr, PNNL

    Ilmuwan komputer Sriram Krishnamoorthy adalah bagian dari tim yang bekerja dengan Microsoft Quantum untuk membangun jembatan menuju komputasi kuantum.


Ketika perangkat penghitung berbasis qubit yang andal tiba di dunia komputasi, mereka tidak akan berdiri sendiri. Mereka perlu bekerja sama dengan sumber daya komputasi ilmiah saat ini untuk mencapai potensi maksimal mereka. Sekarang, ilmuwan komputer Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) dan tim Microsoft Quantum telah mengambil langkah besar ke arah itu. Bekerja secara kolaboratif, mereka menghubungkan simulator matriks kerapatan sirkuit kuantum (DM-SIM) yang dikembangkan PNNL yang berjalan pada superkomputer Departemen Energi AS (DOE) dengan ekosistem pemrograman kuantum Microsoft Q #.

Kemampuan “menjembatani” ini adalah batu loncatan yang memungkinkan pengembang program komputer membuat dan menguji algoritme untuk menjalankan komputer kuantum, bahkan saat komputer kuantum itu sendiri masih berupa prototipe.

Ilmuwan komputer PNNL Sriram Krishnamoorthy mempresentasikan hasil demonstrasi lengkap pertama yang dijalankan di acara yang disponsori Microsoft selama Supercomputing Conference (SC20) tahunan.

Krishnamoorthy dan ilmuwan komputer PNNL Ang Li meluncurkan DM-Sim, yang mendapatkan nominasi untuk “Makalah Terbaik” di SC20.

“Kami sedang membangun ke arah pipeline pengembangan yang kuat yang menghubungkan simulator sirkuit kuantum DM-Sim baru kami ke sumber daya komputasi DOE,” kata Krishnamoorthy. “Demonstrasi ini menunjukkan bahwa kami berhasil menjalankan simulasi lengkap yang menggabungkan alat simulasi kuantum yang dibuat secara independen dengan ekosistem pemrograman sumber terbuka Microsoft.”

Membuat portal komunikasi

Dalam komputasi, jembatan komunikasi semacam ini umum dan perlu. Setiap kali Anda mengakses jejaring sosial atau mengirim pesan teks, Anda menggunakan salah satu jembatan ini, yang disebut antarmuka pemrograman aplikasi (API). Seperti penerjemah simultan, jembatan API memungkinkan komputer berbicara dalam bahasa yang berbeda tetapi tetap saling memahami.

Dalam hal ini, API yang dibuat di Microsoft menghubungkan kode simulasi komputasi kuantum PNNL ke bahasa pemrograman Q # Microsoft Quantum dan “representasi perantara kuantum” (QIR) melalui “pembungkus” yang dikembangkan PNNL. Pembungkusnya, bersama dengan QIR dan API jembatan, memungkinkan Q # untuk berjalan pada kekuatan komputasi yang tersedia di superkomputer Summit yang terletak di Laboratorium Nasional Oak Ridge.

Ini semacam mega API — yang memungkinkan pengembangan dan pengujian simultan dari perangkat kuantum dan perangkat lunak yang suatu hari akan berjalan di perangkat tersebut. Ini adalah jembatan penting untuk komputasi kuantum skala penuh, menurut tim peneliti.

“Kami bertujuan menuju rantai alat untuk memecahkan masalah kimia yang menantang secara komputasi,” kata Li. “Masalah ini memerlukan solusi pengembangan bersama yang memberi pengembang kami kesempatan untuk menguji dan menyempurnakan algoritme yang akan mengoperasikan komputer kuantum secara berulang.”

DM-SIM sebagai simulator sirkuit

Sementara kegembiraan dibangun di sekitar janji komputasi kuantum, superkomputer klasik masih menguasai komputasi ilmiah. Kecepatan dan keandalannya masih belum dapat ditandingi oleh perangkat komputasi kuantum mana pun. Dan komputer kuantum terkenal rawan kesalahan. DM-Sim diharapkan menjelaskan kesalahan ini, memungkinkan para peneliti untuk mensimulasikan sirkuit kuantum menggunakan komputer klasik. Saat mereka mempelajari lebih lanjut tentang bagaimana membuat bit kuantum, yang disebut qubit, lebih stabil, para peneliti akan menyelidiki sifat kesalahan ini dan bagaimana mentolerir keberadaannya dalam perhitungan kuantum. Penelitian ini juga mendukung upaya yang jauh lebih besar, Pusat Sains Kuantum yang didukung DOE, yang bertujuan untuk bersama-sama mengembangkan algoritme dan simulasi kuantum.

Selain Li dan Krishnamoorthy, programmer komputer PNNL Bo Feng membantu mengembangkan “pembungkus” yang menghubungkan DM-Sim ke Microsoft API. Kolaborator Microsoft Quantum Alan Geller, Bettina Heim, Irina Yatsenko, Guenevere Prawiroatmodjo, dan Martin Roetteler bekerja untuk mengembangkan API di Microsoft Quantum dan menghubungkannya ke simulator kuantum PNNL.

Tim peneliti PNNL didukung oleh inisiatif penelitian dan pengembangan Quantum Science, Advanced Accelerator (QUASAR) yang diarahkan oleh laboratorium.

orang

Diposting Oleh : https://singaporeprize.co/

About the author