Nvidia svela la piattaforma QODA per l’informatica quantistica e classica
Oggi, alla conferenza Q2B a Tokyo, Nvidia , il boss della GPU e dell’intelligenza artificiale, ha annunciato QODA, la sua Quantum Optimized Device Architecture, progettata per creare un unico ambiente di programmazione per il calcolo ibrido classico-quantistico. Simile nell’obiettivo generale (e nel nome) alla piattaforma CUDA (Compute Unified Device Architecture) di Nvidia per lo sviluppo del calcolo parallelo, QODA prende la disciplina dello sviluppo quantistico altamente specializzata e la rende accessibile a una gamma più ampia di sviluppatori di software. Ma la trama per le GPU Nvidia nel mondo quantistico è più sfumata di quanto non lo sia anche nell’IA e l’obiettivo di QODA è renderlo semplice.
Coraggioso mondo quantistico
“È un mondo molto diverso da quello di dieci anni fa” , ha detto a VentureBeat Timothy Costa , direttore di HPC e Quantum Computing Products di Nvidia. Costa ha spiegato cosa c’è dietro i progressi compiuti dall’industria quantistica: “Quello che vediamo è che il settore sta passando da sistemi a uno o due qubit, la maggior parte dei quali nel mondo accademico, fino ad oggi, a sistemi con oltre 200 qubit basati nel cloud. “
I qubit sono l’equivalente approssimativo dei bit nell’informatica classica, ma mentre possono essere letti come aventi un valore pari a zero o uno, i qubit possono avere più valori contemporaneamente, rendendo loro e l’hardware che li istanzia l’essenza dei computer quantistici.
QODA dà il benvenuto a tutti gli sviluppatori a bordo
Il credo di QODA è aiutare gli sviluppatori non quantistici a trarre vantaggio da questo progresso del settore. In particolare, è rivolto a sviluppatori focalizzati su domini particolari, tra cui la scoperta di farmaci, la chimica, la finanza e l’ottimizzazione (come tecnica di calcolo generale), in cui il quantistico può accelerare le cose e rendere fattibile l’attacco a problemi che altrimenti sarebbero impraticabili dal punto di vista computazionale. Queste aree traggono il massimo vantaggio da una combinazione di calcolo classico (anche se nella potente forma di HPC — calcolo ad alte prestazioni) e quantistico.
La tecnologia GPU di Nvidia è già una piattaforma dominante nel mondo HPC, ovviamente. Ma risulta avere un’applicabilità specifica anche sul lato quantistico. Questo perché, sebbene le GPU non siano hardware quantistico, possono fungere da mezzo più efficace per l’emulazione di circuiti quantistici rispetto alle CPU, poiché le GPU possono implementare metodi di rete di vettori di stato e tensori, che accelerano le simulazioni di circuiti quantistici. Ciò significa che un grande sistema GPU come la piattaforma DGX di Nvidia potrebbe essere in grado di gestire particolarmente bene scenari ibridi, poiché offre un livello di infrastruttura fisica in grado di servire carichi di lavoro sia di calcolo classico che quantistico.
QODA affronta questo nuovo potenziale di “doppia personalità” delle GPU offrendo un’unica piattaforma per lo sviluppo ibrido. Alla base di questo c’è l’ SDK cuQuantum di Nvidia e il suo DGX Quantum Appliance. cuQuantum SDK consente agli sviluppatori di simulare circuiti quantistici su GPU. Include l’integrazione con i framework di calcolo quantistico Cirq , Qiskit e Pennylane . DGX Quantum Appliance è un contenitore software che integra i framework con cuQuantum e funziona su qualsiasi hardware Nvidia.
Con queste tecnologie alla base, QODA fornisce due cose per aiutare a rendere il calcolo quantistico più accessibile agli sviluppatori convenzionali:
Un modello di programmazione basato su kernel per lo sviluppo del calcolo quantistico con interfacce per linguaggi di programmazione comuni, come C++ e Python,
Un compilatore in grado di ospitare istruzioni quantistiche e classiche orientate all’informatica si univa nello stesso codice sorgente, come si vede nella figura seguente.
Esempio di codifica ibrida con blocco di codice quantistico in alto e codice orientato alla GPU in basso.
Credito: Nvidia
Combinando virtuale e fisico
QODA e cuQuantum funzionano con QPU emulate (quantum Processor Unit) su hardware GPU, ma funzionano anche con QPU fisiche, quindi il codice scritto sulla piattaforma è portabile tra ambienti emulati e fisici. Infatti, QODA e cuQuatum sono stati sviluppati in collaborazione con numerosi fornitori nello spazio quantistico, inclusi partner hardware come IQM Quantum Computers , Pasqal , Quantinuum , Quantum Brilliance e Xanadu ; partner di software/algoritmo come QC Ware e Zapata Computing ; e centri di supercalcolo tra cui Forschungszentrum Julich , NERSC/Lawrence Berkeley National Laboratory eLaboratorio nazionale di Oak Ridge . La diversità dei partner hardware coinvolti significa che QODA funziona anche attraverso una varietà di “modalità” di qubit, inclusi superconduttori, atomi neutri, ioni intrappolati, processori di diamanti e fotonica.
Cosa ci aspetta per Nvidia e quantistica
Costa ha detto a VentureBeat che con QODA, Nvidia spera di fornire agli sviluppatori l’accesso a una tecnologia di elaborazione dirompente e consentire agli scienziati del dominio di sfruttare l’accelerazione quantistica, strettamente associata al meglio del supercalcolo GPU.
Nvidia vede la missione di QODA come convincere gli sviluppatori che si concentrano su una classe di applicazioni (piuttosto che sull’informatica quantistica stessa) a utilizzare il quantistico e vederlo come una tecnologia in grado di accelerare ciò che stanno già facendo. Questo è un approccio pragmatico all’adozione dell’informatica quantistica, che potrebbe essere il più grande cambiamento nell’informatica dall’introduzione del microcomputer, o forse anche del mainframe.
L’obiettivo di Nvidia con la sua strategia di partnership con QODA è di riunire molte startup, con il probabile effetto di promuovere la coesione e un ecosistema nell’arena quantistica. Ciò è fondamentale per aiutare lo spazio a maturare ed essere più attraente per l’adozione da parte dei clienti aziendali. Proprio come Nvidia ha contribuito a rendere l’IA e le auto autonome utilizzabili per i grandi clienti, l’annuncio di QODA dovrebbe contribuire a rendere l’informatica quantistica più industrializzata e commercialmente fattibile.
