TÓQUIO, 30 de março de 2022 – (JCN Newswire) – A Fujitsu desenvolveu com sucesso o simulador de computador quântico mais rápido do mundo, capaz de lidar com circuitos quânticos de 36 qubit em um sistema de cluster com o "FUJITSU Supercomputer PRIMEHPC FX 700" da Fujitsu ("PRIMEHPC FX 700")( 1), que está equipado com a mesma CPU A64FX(2) que alimenta o supercomputador mais rápido do mundo, o Fugaku.
O simulador quântico recém-desenvolvido pode executar o software simulador quântico "Qulacs"(3) em paralelo em alta velocidade, alcançando aproximadamente o dobro do desempenho de outros simuladores quânticos significativos(4) em operações quânticas de 36 qubits. O novo simulador quântico da Fujitsu servirá como uma ponte importante para o desenvolvimento de aplicações de computação quântica que deverão ser colocadas em prática nos próximos anos.
Com base neste avanço, a partir de 1 de abril de 2022, a Fujitsu e a Fujifilm Corporation(5) (doravante Fujifilm) iniciarão pesquisas conjuntas sobre aplicações de computação quântica no campo da ciência dos materiais.
No futuro, a Fujitsu irá acelerar os seus esforços para desenvolver computadores quânticos com o objectivo de desenvolver um simulador de 40 qubit até Setembro de 2022 e realizar investigação e desenvolvimento conjuntos de aplicações quânticas com clientes em áreas que incluem finanças e descoberta de medicamentos.
Vivek Mahajan, Corporate Executive Officer, CTO, Fujitsu Limited, comenta: "Estamos agora no limite de uma nova era na tecnologia informática. A Fujitsu desenvolveu com sucesso o simulador quântico mais rápido do mundo, aplicando a sua experiência líder mundial em tecnologias informáticas cultivadas ao longo de muitas décadas, mais recentemente, colocamos esse conhecimento em prática para trabalhar com a RIKEN para projetar o supercomputador Fugaku, que permaneceu o mais rápido do mundo nos últimos dois anos. Seguindo em frente, pretendemos aproveitar este novo simulador quântico para que nossos clientes acelerem o desenvolvimento de aplicações quânticas e, em última análise, contribuir para um mundo sustentável, resolvendo uma série de problemas que a sociedade enfrenta."
Novo simulador quântico de 36 qubits oferece a velocidade de processamento mais rápida do mundo
A Fujitsu desenvolveu um simulador quântico paralelo e distribuído para um sistema de cluster composto por 64 nós no PRIMEHPC FX 700 da Fujitsu.
O PRIMEHPC FX 700 está equipado com a mesma CPU A64FX que alimenta o supercomputador Fugaku e pode realizar desempenho máximo teórico de 3.072 teraflops (TFLOPS) em cálculos de formato de ponto flutuante de precisão dupla. Ele ainda possui 32 GB de memória com alta largura de banda de 1,024 gigabytes (GB) por segundo e velocidades de 12.5 GB por segundo conectando nós via InfiniBand(6).
O novo simulador quântico utiliza "Qulacs", um dos softwares de simulação quântica mais rápidos do mundo, desenvolvido pela Universidade de Osaka(7) e pela QunaSys Corporation(8), e o desempenho da largura de banda da memória foi maximizado pela execução de vários cálculos simultaneamente usando SVE (Scalable Vector Extension ) instruções (9) quando portado para o A64FX.
MPI (Message Passing Interface)(10) permite a execução paralela e distribuída de Qulacs e realiza uma transferência de dados que maximiza a largura de banda da rede através da sobreposição de cálculo e comunicação. A Fujitsu desenvolveu ainda um novo método para reorganizar eficientemente os estados qubit implementados na memória distribuída no cluster de acordo com o progresso do circuito quântico e o seu cálculo, o que ajuda a reduzir os custos de comunicação. O novo sistema também é compatível com outros softwares simuladores quânticos além do “Qulacs”.
Qiskit(11), uma das principais ferramentas de desenvolvimento de software de computador quântico, está disponível para o simulador quântico da Fujitsu e oferece aos desenvolvedores de software quântico um ambiente de desenvolvimento altamente conveniente. Em colaboração com a QunaSys(12), a Fujitsu planeia fornecer o software de cálculo químico quântico Qamuy(13) da empresa no novo simulador quântico para fornecer os recursos para executar uma ampla variedade de cálculos químicos quânticos de alta velocidade.
Esboço do projeto de pesquisa conjunto com a Fujifilm
Além disso, a Fujitsu e a Fujifilm iniciarão pesquisas conjuntas sobre aplicações quânticas no campo da química computacional para realizar métodos inovadores de design de materiais. A investigação conjunta aproveitará o simulador quântico recentemente desenvolvido pela Fujitsu para estudar e avaliar algoritmos
específico para computação quântica em cálculos de reações químicas moleculares.
1. Período: 1º de abril de 2022 a 31 de março de 2023
2. Objetivo: Utilização da tecnologia de computação quântica em química computacional
3. Conteúdos de investigação: Exame e avaliação de algoritmos específicos de computação quântica em reações químicas de moléculas, etc.
4. Funções e responsabilidades:
Fujitsu:
– Fornecimento de simulador quântico, análise de resultados de cálculos e exame de métodos de melhoria
Fujifilme:
– Implementação de cálculos químicos quânticos, análise de resultados de cálculos e exame de métodos de melhoria
Planos Futuros
No futuro, a Fujitsu trabalhará para melhorar as suas tecnologias, incluindo a sua tecnologia de fusão de portas quânticas, que é capaz de realizar cálculos para múltiplas portas quânticas simultaneamente para realizar simuladores quânticos numa escala maior e a velocidades mais elevadas. A Fujitsu pretende ainda desenvolver um simulador de 40 qubit para aplicação nas áreas de finanças e descoberta de medicamentos até Setembro de 2022. A Fujitsu aplicará o seu conhecimento acumulado de aplicações quânticas desenvolvidas em simuladores quânticos no desenvolvimento de computadores quânticos, com o objectivo de alcançar soluções iniciais para questões sociais usando tecnologia quântica.
Comentário do Prof. Keisuke Fujii, Divisão de Eletrônica Avançada e Ciência Óptica, Escola de Pós-Graduação em Ciências de Engenharia, Universidade de Osaka:
Simuladores de alta velocidade usando supercomputadores são de importância cada vez maior no desenvolvimento de software quântico e aplicações quânticas dos quais depende o desempenho dos computadores quânticos. Qulacs, um software de código aberto usado por desenvolvedores em todo o mundo, e a tecnologia no coração do supercomputador "Fugaku", foram combinados para criar o simulador quântico mais rápido do mundo, que estamos confiantes de que irá acelerar enormemente o desenvolvimento futuro de software quântico.
Comentário de Yukihiro Okuno, Pesquisador Sênior, Centro de Tecnologia de Análise, Fujifilm:
Os computadores quânticos têm potencial para realizar cálculos altamente precisos no campo da química computacional, que não podem ser realizados por computadores clássicos. A Fujifilm conduzirá esta pesquisa conjunta como um estudo de viabilidade para utilizar computadores quânticos em ciências de materiais.
(1) PRIMEHPC FX 700: Supercomputador fabricado pela Fujitsu que utiliza arquitetura ARM de alto desempenho equipado com CPU A64FX utilizada no supercomputador "Fugaku".
(2) A64FX: O primeiro processador do mundo a implementar o Scalable Vector Extension (SVE), uma extensão da arquitetura do conjunto de instruções Armv8.2-A para supercomputadores. Possui 48 núcleos de operação, proporcionando um desempenho máximo teórico de no máximo 3.3792 TFLOPS para cálculos de ponto flutuante de precisão dupla. Além disso, aritmética de ponto flutuante de precisão única/meia precisão e aritmética inteira de 8 bits/16 bits podem ser executadas com alto rendimento por SIMD de largura de 512 bits, o que é altamente eficaz em IA e outros processamentos.
(3) Qulacs: software simulador de circuito quântico de código aberto desenvolvido principalmente pelo Laboratório Fujii, Escola de Pós-Graduação em Ciências da Engenharia, Universidade de Osaka; desenvolvimento de novas funções e manutenção pela QunaSys. (Papel)
(4) Outros simuladores quânticos importantes: Intel Quantum Simulator (Intel-QS), "JUQCS" de Forschungszentrum Julich, Qiskit-Aer da IBM
(5) Fujifilm Corporation: Sede: Minato-ku, Tóquio, Japão; Presidente e CEO: Teiichi Goto.
(6) Infiniband: Uma rede usada principalmente em supercomputadores para conectar servidores. Usado para fornecer um sistema de comunicação de conexão serial bidirecional capaz de realizar uma banda de alta velocidade usando uma pluralidade de canais em um pacote.
(7) Universidade de Osaka: Local: Cidade de Suita, Prefeitura de Osaka, Japão; Presidente: Shojiro Nishio.
(8) QunaSys Co., Ltd.: Sede: Bunkyo-ku, Tóquio, Japão; CEO: Tien Yang.
(9) Instrução SVE (Scalable Vector Extension): Uma instrução de CPU que executa múltiplas operações em paralelo com uma única instrução.
(10) MPI (Message Passing Interface): API de comunicação que descreve o processamento de comunicação para obter processamento paralelo em um supercomputador.
(11) Qiskit: ferramenta de desenvolvimento de software Quantum desenvolvida pela IBM e lançada como código aberto.
(12) Parceria com a QunaSys: "Quantum Computer Venture QunaSys levanta US$ 1.24 bilhão na Série B" (comunicado à imprensa da QunaSys de 28 de março de 2022)
(13) Qamuy: Software de cálculo químico quântico fornecido pela QunaSys. A entrada do cálculo químico quântico é traduzida em um circuito quântico, e o cálculo em um simulador ou em uma máquina real pode ser executado perfeitamente.
Sobre a Fujitsu
A Fujitsu é a empresa japonesa líder em tecnologia da informação e comunicação (TIC), oferecendo uma gama completa de produtos, soluções e serviços de tecnologia. Aproximadamente 126,000 funcionários da Fujitsu dão suporte a clientes em mais de 100 países. Usamos nossa experiência e o poder das TIC para moldar o futuro da sociedade com nossos clientes. Fujitsu Limited (TSE: 6702) relatou receitas consolidadas de 3.6 trilhões de ienes (US $ 34 bilhões) para o ano fiscal encerrado em 31 de março de 2021. Para obter mais informações, consulte www.fujitsu.com.
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