TOKYO, 30 marzo 2022 – (JCN Newswire) – Fujitsu ha sviluppato con successo il simulatore di computer quantistico più veloce al mondo in grado di gestire circuiti quantistici a 36 qubit su un sistema a cluster dotato del "FUJITSU Supercomputer PRIMEHPC FX 700" ("PRIMEHPC FX 700") di Fujitsu ("PRIMEHPC FX 1")( 64), che è dotato della stessa CPU A2FX(XNUMX) che alimenta il supercomputer più veloce del mondo, Fugaku.
Il simulatore quantistico di nuova concezione può eseguire il software di simulazione quantistica "Qulacs"(3) in parallelo ad alta velocità, ottenendo prestazioni circa il doppio di altri simulatori quantistici significativi(4) in operazioni quantistiche a 36 qubit. Il nuovo simulatore quantistico di Fujitsu fungerà da ponte importante verso lo sviluppo di applicazioni di calcolo quantistico che dovrebbero essere messe in pratica negli anni a venire.
Sulla base di questa svolta, dal 1° aprile 2022, Fujitsu e Fujifilm Corporation(5) (di seguito Fujifilm) avvieranno ricerche congiunte sulle applicazioni di calcolo quantistico nel campo della scienza dei materiali.
Andando avanti, Fujitsu accelererà i suoi sforzi per sviluppare computer quantistici con l'obiettivo di sviluppare un simulatore da 40 qubit entro settembre 2022 e condurre ricerca e sviluppo congiunti di applicazioni quantistiche con i clienti in settori quali la finanza e la scoperta di farmaci.
Vivek Mahajan, Corporate Executive Officer, CTO, Fujitsu Limited, commenta: "Siamo ora ai margini di una nuova era nella tecnologia informatica. Fujitsu ha sviluppato con successo il simulatore quantistico più veloce del mondo applicando la sua esperienza leader a livello mondiale nelle tecnologie informatiche coltivata su molti decenni più recentemente abbiamo messo queste conoscenze a frutto per lavorare con RIKEN per progettare il supercomputer Fugaku, che è rimasto il più veloce del mondo negli ultimi due anni. Andando avanti, miriamo a sfruttare questo nuovo simulatore quantistico per i nostri clienti per accelerare il sviluppo di applicazioni quantistiche e, in definitiva, contribuire a un mondo sostenibile risolvendo una serie di problemi che la società deve affrontare".
Il nuovo simulatore quantistico a 36 qubit offre la velocità di elaborazione più veloce al mondo
Fujitsu ha sviluppato un simulatore quantistico parallelo e distribuito per un sistema di cluster composto da 64 nodi su PRIMEHPC FX 700 di Fujitsu.
Il PRIMEHPC FX 700 è dotato della stessa CPU A64FX che alimenta il supercomputer Fugaku e può eseguire prestazioni di picco teoriche di 3.072 teraflop (TFLOPS) in calcoli in formato a virgola mobile a doppia precisione. Dispone inoltre di 32 GB di memoria con un'elevata larghezza di banda di 1,024 gigabyte (GB) al secondo e velocità di 12.5 GB al secondo collegando i nodi tramite InfiniBand(6).
Il nuovo simulatore quantistico utilizza "Qulacs", uno dei software di simulazione quantistica più veloci al mondo sviluppato dall'Università di Osaka(7) e QunaSys Corporation(8), e le prestazioni della larghezza di banda della memoria sono state massimizzate eseguendo più calcoli contemporaneamente utilizzando SVE (Scalable Vector Extension ) istruzioni(9) se portato su A64FX.
MPI (Message Passing Interface)(10) consente l'esecuzione parallela e distribuita di Qulac e realizza un trasferimento di dati che massimizza la larghezza di banda della rete sovrapponendo il calcolo e la comunicazione. Fujitsu ha ulteriormente sviluppato un nuovo metodo per riorganizzare in modo efficiente gli stati qubit distribuiti nella memoria distribuita sul cluster in base all'andamento del circuito quantistico e al suo calcolo che aiuta a ridurre i costi di comunicazione. Il nuovo sistema è compatibile anche con altri software di simulazione quantistica oltre a "Qulacs".
Qiskit(11), uno dei principali strumenti di sviluppo per software per computer quantistici, è disponibile per il simulatore quantistico di Fujitsu e offre agli sviluppatori di software quantistico un ambiente di sviluppo estremamente conveniente. Collaborando con QunaSys(12), Fujitsu prevede di fornire il software di calcolo chimico quantistico dell'azienda Qamuy(13) sul nuovo simulatore quantistico per fornire le risorse per eseguire un'ampia varietà di calcoli chimici quantistici ad alta velocità.
Schema del progetto di ricerca congiunto con Fujifilm
Inoltre, Fujitsu e Fujifilm avvieranno ricerche congiunte sulle applicazioni quantistiche nel campo della chimica computazionale per realizzare metodi innovativi di progettazione dei materiali. La ricerca congiunta sfrutterà il simulatore quantistico di nuova concezione di Fujitsu per studiare e valutare gli algoritmi
specifico per il calcolo quantistico nei calcoli di reazioni chimiche molecolari.
1. Periodo: dal 1 aprile 2022 al 31 marzo 2023
2. Scopo: utilizzo della tecnologia di calcolo quantistico nella chimica computazionale
3. Contenuti della ricerca: Esame e valutazione di algoritmi specifici di calcolo quantistico nelle reazioni chimiche di molecole, ecc.
4. Ruoli e responsabilità:
Fujitsu:
– Fornitura di simulatore quantistico, analisi dei risultati di calcolo ed esame di metodi di miglioramento
Fujifilm:
– Implementazione di calcoli quantistici, analisi dei risultati di calcolo ed esame di metodi di miglioramento
Progetti per il futuro
Andando avanti, Fujitsu lavorerà per migliorare le sue tecnologie, inclusa la sua tecnologia di fusione del gate quantistico che è in grado di eseguire calcoli per più gate quantistici contemporaneamente per realizzare simulatori quantistici su scala più ampia e a velocità più elevate. Fujitsu mira inoltre a sviluppare un simulatore a 40 qubit per l'applicazione nei settori della finanza e della scoperta di farmaci entro settembre 2022. Fujitsu applicherà la sua conoscenza accumulata di applicazioni quantistiche sviluppate su simulatori quantistici nello sviluppo di computer quantistici, con l'obiettivo di ottenere soluzioni precoci alle questioni sociali utilizzando la tecnologia quantistica.
Commento del Prof. Keisuke Fujii, Division of Advanced Electronics and Optical Science, Graduate School of Engineering Science, Osaka University:
I simulatori ad alta velocità che utilizzano supercomputer sono di importanza sempre maggiore nello sviluppo del software quantistico e delle applicazioni quantistiche da cui dipendono le prestazioni dei computer quantistici. Qulacs, un software open source utilizzato dagli sviluppatori di tutto il mondo, e la tecnologia alla base del supercomputer "Fugaku", sono stati combinati per realizzare il simulatore quantistico più veloce del mondo, che siamo fiduciosi accelererà notevolmente lo sviluppo futuro del software quantistico.
Commento di Yukihiro Okuno, ricercatore senior, Analysis Technology Center, Fujifilm:
I computer quantistici hanno il potenziale per eseguire calcoli altamente accurati nel campo della chimica computazionale, che non possono essere eseguiti dai computer classici. Fujifilm condurrà questa ricerca congiunta come studio di fattibilità per utilizzare i computer quantistici nelle scienze dei materiali.
(1) PRIMEHPC FX 700: Supercomputer prodotto da Fujitsu che utilizza un'architettura ARM ad alte prestazioni equipaggiata con la CPU A64FX utilizzata nel supercomputer "Fugaku".
(2) A64FX: il primo processore al mondo a implementare la Scalable Vector Extension (SVE), un'estensione dell'architettura del set di istruzioni Armv8.2-A per i supercomputer. Dispone di 48 core operativi, offrendo prestazioni di picco teoriche di massimo 3.3792 TFLOPS per calcoli in virgola mobile a doppia precisione. Inoltre, l'aritmetica a virgola mobile a precisione singola/mezza precisione e l'aritmetica intera a 8 bit/16 bit possono essere eseguite con un throughput elevato da SIMD di 512 bit di larghezza, che è altamente efficace nell'IA e in altre elaborazioni.
(3) Qulacs: software di simulazione di circuiti quantistici open source sviluppato principalmente dal Fujii Laboratory, Graduate School of Engineering Science, Osaka University; sviluppo di nuove funzioni e manutenzione da parte di QunaSys. (Carta)
(4) Altri importanti simulatori quantistici: Intel Quantum Simulator (Intel-QS), "JUQCS" di Forschungszentrum Julich, Qiskit-Aer di IBM
(5) Fujifilm Corporation: sede centrale: Minato-ku, Tokyo, Giappone; Presidente e CEO: Teiichi Goto.
(6) Infiniband: una rete utilizzata principalmente nei supercomputer per collegare i server. Utilizzato per fornire un sistema di comunicazione di connessione seriale bidirezionale in grado di realizzare una banda ad alta velocità utilizzando una pluralità di canali in un fascio.
(7) Università di Osaka: Località: Suita City, Prefettura di Osaka, Giappone; Presidente: Shojiro Nishio.
(8) QunaSys Co., Ltd.: Sede centrale: Bunkyo-ku, Tokyo, Giappone; CEO: Tien Yang.
(9) Istruzione SVE (Scalable Vector Extension): un'istruzione della CPU che esegue più operazioni in parallelo con una singola istruzione.
(10) MPI (Message Passing Interface): API di comunicazione che descrive l'elaborazione della comunicazione per ottenere l'elaborazione parallela su un supercomputer.
(11) Qiskit: strumento di sviluppo software quantistico sviluppato da IBM e rilasciato come open source.
(12) Collaborazione con QunaSys: "Quantum Computer Venture QunaSys Raises $ 1.24 miliardi di serie B" (comunicato stampa QunaSys del 28 marzo 2022)
(13) Qamuy: software di calcolo chimico quantistico fornito da QunaSys. L'input del calcolo chimico quantistico viene tradotto in un circuito quantistico e il calcolo su un simulatore o su una macchina reale può essere eseguito senza problemi.
A proposito di Fujitsu
Fujitsu è l'azienda giapponese leader nel settore delle tecnologie dell'informazione e della comunicazione (TIC) che offre una gamma completa di prodotti, soluzioni e servizi tecnologici. Circa 126,000 persone Fujitsu supportano i clienti in più di 100 paesi. Usiamo la nostra esperienza e il potere delle TIC per plasmare il futuro della società con i nostri clienti. Fujitsu Limited (TSE: 6702) ha riportato un fatturato consolidato di 3.6 trilioni di yen (34 miliardi di dollari) per l'anno fiscale terminato il 31 marzo 2021. Per ulteriori informazioni, consultare www.fujitsu.com.
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