TOKIO, 30 de marzo de 2022 – (JCN Newswire) – Fujitsu ha desarrollado con éxito el simulador de computadora cuántica más rápido del mundo capaz de manejar circuitos cuánticos de 36 qubit en un sistema de clúster que presenta la "Supercomputadora FUJITSU PRIMEHPC FX 700" de Fujitsu ("PRIMEHPC FX 700") () 1), que está equipado con la misma CPU A64FX(2) que alimenta la supercomputadora más rápida del mundo, Fugaku.
El simulador cuántico recientemente desarrollado puede ejecutar el software del simulador cuántico "Qulacs"(3) en paralelo a alta velocidad, logrando aproximadamente el doble del rendimiento de otros simuladores cuánticos significativos(4) en operaciones cuánticas de 36 qubits. El nuevo simulador cuántico de Fujitsu servirá como un puente importante hacia el desarrollo de aplicaciones informáticas cuánticas que se espera que se pongan en práctica en los próximos años.
Sobre la base de este avance, a partir del 1 de abril de 2022, Fujitsu y Fujifilm Corporation(5) (en adelante, Fujifilm) comenzarán una investigación conjunta sobre aplicaciones de computación cuántica en el campo de la ciencia de los materiales.
En el futuro, Fujitsu acelerará sus esfuerzos para desarrollar computadoras cuánticas con el objetivo de desarrollar un simulador de 40 qubits para septiembre de 2022 y realizar investigaciones y desarrollos conjuntos de aplicaciones cuánticas con clientes en campos que incluyen finanzas y descubrimiento de fármacos.
Vivek Mahajan, Director Ejecutivo Corporativo, CTO, Fujitsu Limited, comenta: "Ahora nos encontramos al borde de una nueva era en la tecnología informática. Fujitsu ha desarrollado con éxito el simulador cuántico más rápido del mundo aplicando su experiencia líder mundial en tecnologías informáticas cultivada durante muchas décadas "más recientemente, utilizamos este conocimiento para trabajar con RIKEN para diseñar la supercomputadora Fugaku, que se ha mantenido como la más rápida del mundo durante los últimos dos años. En el futuro, nuestro objetivo es aprovechar este nuevo simulador cuántico para que nuestros clientes aceleren el desarrollo de aplicaciones cuánticas y, en última instancia, contribuir a un mundo sostenible al resolver una variedad de problemas que enfrenta la sociedad".
El nuevo simulador cuántico de 36 qubit ofrece la velocidad de procesamiento más rápida del mundo
Fujitsu ha desarrollado un simulador cuántico paralelo y distribuido para un sistema de clúster que consta de 64 nodos en PRIMEHPC FX 700 de Fujitsu.
El PRIMEHPC FX 700 está equipado con la misma CPU A64FX que alimenta la supercomputadora Fugaku y puede realizar un rendimiento máximo teórico de 3.072 teraflops (TFLOPS) en cálculos de formato de punto flotante de doble precisión. Cuenta además con 32 GB de memoria con un alto ancho de banda de 1,024 gigabytes (GB) por segundo y velocidades de 12.5 GB por segundo conectando nodos a través de InfiniBand(6).
El nuevo simulador cuántico utiliza "Qulacs", uno de los software de simulación cuántica más rápidos del mundo desarrollado por la Universidad de Osaka(7) y QunaSys Corporation(8), y el rendimiento del ancho de banda de la memoria se maximizó al ejecutar múltiples cálculos simultáneamente usando SVE (Scalable Vector Extension ) instrucciones(9) cuando se transfiere al A64FX.
MPI (Message Passing Interface)(10) permite la ejecución paralela y distribuida de Qulacs y realiza una transferencia de datos que maximiza el ancho de banda de la red superponiendo el cálculo y la comunicación. Fujitsu ha desarrollado además un nuevo método para reorganizar de manera eficiente los estados de qubit implementados en la memoria distribuida en el clúster de acuerdo con el progreso del circuito cuántico y su cálculo que ayuda a reducir los costos de comunicación. El nuevo sistema también es compatible con otro software de simulación cuántica además de "Qulacs".
Qiskit(11), una de las principales herramientas de desarrollo de software para computadoras cuánticas, está disponible para el simulador cuántico de Fujitsu y ofrece a los desarrolladores de software cuántico un entorno de desarrollo muy conveniente. En colaboración con QunaSys(12), Fujitsu planea proporcionar el software de cálculo químico cuántico Qamuy(13) de la compañía en el nuevo simulador cuántico para proporcionar los recursos para ejecutar una amplia variedad de cálculos químicos cuánticos de alta velocidad.
Esquema del proyecto de investigación conjunto con Fujifilm
Además, Fujitsu y Fujifilm comenzarán una investigación conjunta sobre aplicaciones cuánticas en el campo de la química computacional para realizar métodos innovadores de diseño de materiales. La investigación conjunta aprovechará el simulador cuántico recientemente desarrollado por Fujitsu para estudiar y evaluar algoritmos.
específico de la computación cuántica en cálculos de reacciones químicas moleculares.
1. Periodo: 1 de abril de 2022 al 31 de marzo de 2023
2. Propósito: Utilización de tecnología de computación cuántica en química computacional
3. Contenidos de investigación: Examen y evaluación de algoritmos específicos de computación cuántica en reacciones químicas de moléculas, etc.
4. Funciones y responsabilidades:
fujitsu:
– Suministro de simulador cuántico, análisis de resultados de cálculo y examen de métodos de mejora
Fujifilm:
– Implementación de cálculos de química cuántica, análisis de resultados de cálculo y examen de métodos de mejora.
Proyectos futuros
En el futuro, Fujitsu trabajará para mejorar sus tecnologías, incluida su tecnología de fusión de puerta cuántica, que puede realizar cálculos para múltiples puertas cuánticas simultáneamente para realizar simuladores cuánticos a mayor escala y a velocidades más altas. Fujitsu también tiene como objetivo desarrollar un simulador de 40 qubit para aplicaciones en los campos de las finanzas y el descubrimiento de fármacos para septiembre de 2022. Fujitsu aplicará su conocimiento acumulado de aplicaciones cuánticas desarrolladas en simuladores cuánticos en el desarrollo de computadoras cuánticas, con el objetivo de lograr soluciones tempranas. a problemas sociales usando tecnología cuántica.
Comentario del Prof. Keisuke Fujii, División de Electrónica Avanzada y Ciencias Ópticas, Escuela de Graduados en Ciencias de la Ingeniería, Universidad de Osaka:
Los simuladores de alta velocidad que utilizan supercomputadoras tienen una importancia cada vez mayor en el desarrollo del software cuántico y las aplicaciones cuánticas de las que depende el rendimiento de las computadoras cuánticas. Qulacs, un software de código abierto utilizado por desarrolladores de todo el mundo, y la tecnología en el corazón de la supercomputadora "Fugaku", se combinaron para crear el simulador cuántico más rápido del mundo, que estamos seguros acelerará en gran medida el desarrollo futuro del software cuántico.
Comentario de Yukihiro Okuno, investigador sénior, Centro de tecnología de análisis, Fujifilm:
Las computadoras cuánticas tienen el potencial de realizar cálculos de alta precisión en el campo de la química computacional, lo que no pueden realizar las computadoras clásicas. Fujifilm llevará a cabo esta investigación conjunta como un estudio de viabilidad para utilizar computadoras cuánticas en ciencias de los materiales.
(1) PRIMEHPC FX 700: Supercomputadora fabricada por Fujitsu que utiliza una arquitectura ARM de alto rendimiento equipada con la CPU A64FX utilizada en la supercomputadora "Fugaku".
(2) A64FX: el primer procesador del mundo en implementar Scalable Vector Extension (SVE), una extensión de la arquitectura del conjunto de instrucciones Armv8.2-A para supercomputadoras. Tiene 48 núcleos de operación, lo que ofrece un rendimiento máximo teórico de un máximo de 3.3792 TFLOPS para cálculos de punto flotante de doble precisión. Además, la aritmética de punto flotante de precisión simple/precisión media y la aritmética de enteros de 8 bits/16 bits se pueden realizar con un alto rendimiento mediante SIMD de 512 bits de ancho, que es muy eficaz en IA y otros procesamientos.
(3) Qulacs: software simulador de circuito cuántico de código abierto desarrollado principalmente por el Laboratorio Fujii, Escuela de Graduados en Ciencias de la Ingeniería, Universidad de Osaka; desarrollo de nuevas funciones y mantenimiento por parte de QunaSys. (Papel)
(4) Otros simuladores cuánticos importantes: Intel Quantum Simulator (Intel-QS), "JUQCS" de Forschungszentrum Julich, Qiskit-Aer de IBM
(5) Fujifilm Corporation: Sede: Minato-ku, Tokio, Japón; Presidente y CEO: Teiichi Goto.
(6) Infiniband: una red utilizada principalmente en supercomputadoras para conectar servidores. Se utiliza para proporcionar un sistema de comunicación de conexión en serie bidireccional capaz de realizar una banda de alta velocidad mediante el uso de una pluralidad de canales en un paquete.
(7) Universidad de Osaka: Ubicación: Ciudad de Suita, Prefectura de Osaka, Japón; Presidente: Shojiro Nishio.
(8) QunaSys Co., Ltd.: Sede central: Bunkyo-ku, Tokio, Japón; Director general: Tien Yang.
(9) Instrucción SVE (Scalable Vector Extension): una instrucción de CPU que ejecuta múltiples operaciones en paralelo con una sola instrucción.
(10) MPI (interfaz de paso de mensajes): API de comunicación que describe el procesamiento de comunicaciones para lograr un procesamiento paralelo en una supercomputadora.
(11) Qiskit: herramienta de desarrollo de software Quantum desarrollada por IBM y lanzada como fuente abierta.
(12) Asociación con QunaSys: "Quantum Computer Venture QunaSys recauda $ 1.24 millones de la Serie B" (comunicado de prensa de QunaSys del 28 de marzo de 2022)
(13) Qamuy: software de cálculo químico cuántico proporcionado por QunaSys. La entrada del cálculo químico cuántico se traduce en un circuito cuántico, y el cálculo en un simulador o en una máquina real se puede realizar sin problemas.
Sobre Fujitsu
Fujitsu es la empresa japonesa líder en tecnología de la información y la comunicación (TIC) que ofrece una gama completa de productos, soluciones y servicios tecnológicos. Aproximadamente 126,000 personas de Fujitsu brindan asistencia a clientes en más de 100 países. Utilizamos nuestra experiencia y el poder de las TIC para dar forma al futuro de la sociedad con nuestros clientes. Fujitsu Limited (TSE: 6702) informó ingresos consolidados de 3.6 billones de yenes (34 millones de dólares estadounidenses) para el año fiscal que finalizó el 31 de marzo de 2021. Para obtener más información, consulte www.fujitsu.com.
Derechos de autor 2022 JCN Newswire. Todos los derechos reservados. www.jcnnewswire.comFujitsu ha desarrollado con éxito el simulador de computadora cuántica más rápido del mundo capaz de manejar circuitos cuánticos de 36 qubit en un sistema de clúster con la "Supercomputadora FUJITSU PRIMEHPC FX 700" ("PRIMEHPC FX 700") de Fujitsu, que está equipada con la misma CPU A64FX que alimenta la supercomputadora más rápida del mundo, Fugaku.
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