IBM Quantum Heron, le processeur quantique le plus efficace de l’entreprise à ce jour et disponible dans les centres de données quantiques mondiaux d’IBM, peut désormais exploiter Qiskit pour exécuter avec précision certaines classes de circuits quantiques comprenant jusqu’à 5 000 portes à deux qubits. Les utilisateurs peuvent désormais utiliser ces capacités pour élargir leurs explorations sur la manière dont les ordinateurs quantiques peuvent résoudre des problèmes scientifiques dans les domaines des matériaux, de la chimie, des sciences de la vie, de la physique des hautes énergies et bien plus encore.
Cela contribue à des étapes importantes de la feuille de route de développement quantique d’IBM et fait progresser l’ère de l’utilité quantique.[1] alors qu’IBM et ses partenaires se rapprochent de l’avantage quantique et du système avancé de correction d’erreurs d’IBM prévu pour 2029.
Les améliorations combinées d’IBM Heron et de Qiskit permettent d’exécuter certains circuits quantiques simulant des modèles d’Ising lancés sur jusqu’à 5 000 portes, soit près de deux fois le nombre de portes exécutées avec précision dans la démonstration. utilité quantique d’IBM en 2023. Ces travaux permettent d’étendre encore les performances des ordinateurs quantiques d’IBM au-delà des capacités des méthodes classiques de simulation par force brute. L’expérience Quantum Utility de 2023, publiée dans Nature, a démontré des résultats rapides en termes de temps de traitement, par donnée, pour un total de 112 heures. La même expérience, utilisant les mêmes données, a été exécutée sur le dernier processeur IBM Heron et s’est achevée en 2,2 heures, soit 50 fois plus vite.
IBM a fait de Qiskit le logiciel quantique le plus puissant au monde, permettant aux développeurs de concevoir plus facilement des circuits quantiques complexes avec stabilité, précision et rapidité. C’est ce que montrent les résultats collectés et publiés sur arXiv.org à l’aide de Benchpress, un outil de référence open Source qu’IBM a utilisé pour mesurer Qiskit sur 1 000 tests, en grande partie effectués par des tiers, et qui a révélé qu’il s’agissait du SDK quantique le plus performant et le plus fiable comparé. vers d’autres plateformes sélectionnées.
De nouveaux outils logiciels pour faire progresser le développement d’algorithmes de nouvelle génération
La plateforme IBM Quantum étend encore les options avec de nouveaux services Qiskit tels que des capacités basées sur l’IA générative et des logiciels de partenaires IBM, permettant à un réseau croissant d’experts dans tous les secteurs d’activité de concevoir des algorithmes de nouvelle génération pour la recherche scientifique.
Cela inclut des outils tels que le service Qiskit Transpiler pour optimiser efficacement les circuits quantiques pour le matériel quantique avec l’IA ; Qiskit Code Assistant pour aider les développeurs à générer du code quantique avec des modèles d’IA génératifs basés sur IBM Granite ; Qiskit Serverless pour exécuter les premières approches des supercalculateurs quantiques sur les systèmes quantiques et classiques ; et IBM Qiskit Feature Catalog pour fournir des services d’IBM, Algorithmiq, Qedma, QunaSys, Q-CTRL et Multiverse Computing pour des fonctionnalités telles que la réduction de la gestion des performances du bruit quantique, ainsi que l’abstraction des complexités des circuits quantiques pour simplifier le développement de systèmes quantiques. algorithmes.
« L’algorithme Tensor Network Error Mitigation (TEM) d’Algorithmiq, disponible via le catalogue de fonctionnalités IBM Qiskit, offre une atténuation des erreurs de pointe pour les circuits à une échelle utile en tirant parti des étapes des approches des superordinateurs quantiques, offrant le temps d’exécution quantique le plus rapide. nous avons toujours proposé aux utilisateurs », a déclaré Matteo Rossi, CTO d’Algorithmiq. « Grâce aux récents progrès que nous avons réalisés en combinant les ordinateurs quantiques avec le post-traitement sur GPU, nous poussons les capacités de TEM à prendre en charge des circuits comportant jusqu’à 5 000 portes quantiques intriquées – une étape importante pour faire évoluer les expériences quantiques et résoudre des problèmes complexes. Cela pourrait ouvrir la voie à des simulations et à des calculs quantiques auparavant limités par le bruit. »
« Les progrès réalisés dans le matériel et les logiciels quantiques d’IBM sont essentiels à la mission de Qedma consistant à créer des services permettant à nos utilisateurs d’exécuter les circuits quantiques les plus longs et les plus complexes », a déclaré Dorit Aharonov, directeur scientifique de Qedma. « En combinaison avec nos propres réalisations en matière d’atténuation des erreurs, que nous proposons via le service Qedma dans le catalogue de fonctionnalités IBM Qiskit, nous sommes impatients de poursuivre notre mission consistant à permettre aux utilisateurs du monde entier de concevoir des algorithmes avec les systèmes quantiques actuels et d’obtenir des résultats de plus en plus précis. valeur scientifique. »
Qiskit alimente l’intégration classique et quantique pour l’avenir de l’informatique
En tant que prochaine évolution du calcul haute performance, la vision d’IBM du supercalculateur quantique vise à intégrer des ordinateurs quantiques et classiques avancés exécutant des applications parallélisées pour résoudre facilement des problèmes complexes avec des logiciels puissants, permettant à chaque architecture de résoudre les parties d’un algorithme pour lesquelles elle est le mieux adapté. Ces logiciels sont conçus pour recomposer les problèmes de manière transparente et rapide, permettant ainsi d’exécuter isolément des algorithmes inaccessibles ou difficiles pour chaque paradigme informatique.
RIKEN, un institut national de recherche scientifique au Japon, et la Cleveland Clinic, un centre médical universitaire de premier plan et un centre de recherche biomédicale doté d’un IBM Quantum System One de plus de 100 qubits sur place, explorent des algorithmes pour résoudre des problèmes de structure électronique fondamentaux pour la chimie.
Ces initiatives représentent les premières étapes vers des approches de superordinateurs quantiques permettant de modéliser de manière réaliste des systèmes chimiques et biologiques complexes, une tâche historiquement considérée comme nécessitant des ordinateurs quantiques tolérants aux pannes.
Les premiers exemples de ces types de processus sont des méthodes basées sur le traitement classique parallèle d’échantillons individuels provenant d’ordinateurs quantiques. S’appuyant sur des techniques antérieures, telles que la méthode QSCI de QunaSys, les chercheurs d’IBM et de RIKEN ont effectué des diagonalisations quantiques basées sur des échantillons dans des environnements de superordinateurs quantiques, qui utilisent du matériel quantique pour modéliser avec précision la structure électronique des sulfures de fer, un composé largement présent dans la nature et dans les organismes organiques. systèmes.
Désormais disponible sous forme de service Qiskit déployable, cette même technique est exploitée par la Cleveland Clinic pour étudier comment elle pourrait être utilisée pour mettre en œuvre des simulations quantiques d’interactions non covalentes : des liaisons entre molécules essentielles à de nombreux processus scientifiques chimiques, biologiques et pharmaceutiques. .
« Cette recherche est un exemple de ce qui fait le succès de notre partenariat de recherche : réunir les technologies de nouvelle génération d’IBM et l’expertise mondialement reconnue de la Cleveland Clinic en matière de soins de santé et de sciences de la vie », a déclaré Lara Jehi, MD, directrice de l’information de recherche à la Cleveland Clinic. « Ensemble, nous repoussons les limites scientifiques traditionnelles en utilisant des technologies de pointe comme Qiskit pour faire progresser la recherche et trouver de nouveaux traitements pour les patients du monde entier. »
« nos partenaires d’IBM, nous avons pu exploiter leur algorithme avancé de simulation de structure électronique quantique pour étudier – pour la première fois – les interactions intermoléculaires sur l’IBM Quantum System One déployé à la Cleveland Clinic, qui sont importantes pour de futures applications potentielles dans découverte et conception de médicaments », a déclaré Kennie Merz, PhD et scientifique moléculaire quantique à la Cleveland Clinic.
« Le RIKEN Center for Computational Science (R-CCS) dirige le projet Japan High Performance Computing-Quantum (JHPC-Quantum), qui vise à concevoir une plate-forme informatique hybride quantique-HPC en intégrant notre supercalculateur, Fugaku, avec un IBM Quantum. System Two sur site alimenté par un processeur IBM Quantum Heron. À l’ère de l’utilité quantique, nous soutiendrons fermement l’objectif de l’initiative consistant à démontrer des approches de supercalculateur quantique en utilisant notre plate-forme comme première étape vers cette nouvelle architecture informatique », a déclaré Mitsuhisa Sato, directeur de la division Plateforme hybride Quantum-HPC du RIKEN Center for Science informatique.
De plus, l’Institut polytechnique Rensselaer utilise les outils Qiskit pour faire les premiers pas vers la mise en place de la première réalisation par IBM d’un supercalculateur quantique sur un campus universitaire. Grâce à des logiciels puissants, RPI et IBM visent à connecter avec succès les applications du supercalculateur classique AiMOS d’IBM et de Quantum System One, tous deux situés sur le campus RPI, dans un environnement informatique unique géré par un gestionnaire de ressources informatique haute performance standard.
“Depuis le dévoilement d’IBM Quantum System One sur le campus RPI plus tôt cette année, nous avons pris des mesures pour réaliser une autre première majeure en commençant à connecter le système quantique à notre supercalculateur AiMOS”, a déclaré A . Schmidt, Ph.D., président de RPI. “Ce moment témoigne de notre partenariat de longue date avec IBM et, à l’instar de la combinaison de l’informatique quantique et de notre ordinateur classique hautes performances, nos deux institutions réaliseront ensemble des avancées passionnantes dans les années à venir.” »
[1] IBM considère que nous sommes entrés dans l’ère de l’utilité quantique depuis juin 2023, une ère dans laquelle le matériel quantique peut exécuter des circuits quantiques plus rapidement et avec plus de précision qu’un ordinateur classique simulant un ordinateur quantique.
