Dentro brevemente
- AWS e NVIDIA integraram a plataforma de desenvolvimento quântico CUDA-Q no Amazon Braket, melhorando o fluxo de trabalho de computação quântica híbrida clássica para pesquisadores.
- As GPUs NVIDIA aceleram simulações de circuitos quânticos, proporcionando acelerações de até 350x em relação às CPUs, permitindo rápido desenvolvimento e teste de algoritmos.
- Os pesquisadores podem facilmente fazer a transição da simulação para o hardware quântico, usando o modelo pré-pago da Braket para acessar programas do IonQ, Rigetti e IQM.
AWS e NVIDIA estão colaborando para enfrentar um dos maiores desafios da computação quântica: integrar a computação clássica em uma pilha quântica, de acordo com o blog AWS Quantum Technologies. Esta colaboração traz a plataforma de desenvolvimento quântico de código aberto CUDA-Q da NVIDIA para o Amazon Braket, permitindo que os pesquisadores projetem, simulem e implementem algoritmos híbridos quânticos-clássicos com mais eficiência.
O papel da computação híbrida
A Computação Híbrida – onde os sistemas clássicos e quânticos trabalham juntos – é, na verdade, parte de todas as aplicações da computação quântica. Os computadores clássicos lidam com tarefas como teste de algoritmos e correção de erros, enquanto os computadores quânticos lidam com problemas além do alcance dos computadores clássicos. À medida que os processadores quânticos se desenvolvem, a demanda por poder de computação clássico aumenta dramaticamente, especialmente para tarefas como redução de erros e pré-processamento.
A colaboração entre AWS e NVIDIA foi projetada para facilitar essa transição, proporcionando aos pesquisadores acesso contínuo à plataforma CUDA-Q da NVIDIA diretamente no Amazon Braket. Essa integração permite que os usuários testem seus programas usando GPUs poderosas e, em seguida, executem os mesmos programas em hardware quântico sem manutenção extensa.
Simulação rápida, fluxo de trabalho fácil
A instalação do CUDA-Q no Amazon Braket traz benefícios significativos de desempenho, de acordo com a equipe. Um exemplo é a aceleração fornecida pelas GPUs NVIDIA para simulações de circuitos quânticos. Os testes mostraram que simular o algoritmo de 21 qubits em uma GPU foi 350 vezes mais rápido que uma CPU. Este tipo de aceleração permite aos pesquisadores testar sistemas quânticos em grande escala com mais eficiência.
A equipe escreve que a integração do CUDA-Q com o Amazon Braket foi projetada para ajudar os pesquisadores a se concentrarem na construção de algoritmos em vez de no gerenciamento da infraestrutura. Em última análise, a equipe acredita que este pode ser um passo importante para tornar a computação quântica híbrida acessível.
Os usuários do Amazon Braket agora podem usar essa integração para facilitar suas pesquisas. Os programas CUDA-Q podem ser executados em todos os hardwares quânticos suportados pelo Braket, incluindo programas da IonQ, Rigetti e IQM, alterando apenas uma linha de código.
Preparando-se para o futuro quântico
A correção quântica de erros – sem dúvida a técnica mais importante necessária para a computação quântica – depende fortemente do processamento cooperativo clássico. À medida que os sistemas quânticos evoluem para acomodar mais qubits e circuitos mais profundos, os pesquisadores precisarão não apenas de hardware mais rápido, mas também de ferramentas mais avançadas para gerenciar as interações entre sistemas quânticos e clássicos.
A colaboração da AWS com a NVIDIA constitui a base para tais desenvolvimentos. A parceria visa desenvolver uma infraestrutura híbrida de computação quântica que combine computação clássica com sistemas quânticos, proporcionando flexibilidade e escalabilidade para cargas de trabalho de alto desempenho.
A equipe enfatizou a importância da infraestrutura voltada para o futuro, escrevendo: À medida que a tecnologia de computação quântica amadurece, as cargas de trabalho modernas terão requisitos diversos e cada vez mais complexos para recursos paralelos da computação clássica: desde processamento cooperativo de latência ultrabaixa até gravação de correção de erros quânticos (QEC). e feedback e pré e pós-processamento clássico em escala de supercomputação em controle e medição de hardware quântico, e simulações quânticas alimentadas por IA. Para enfrentar esses desafios, a AWS está trabalhando com a NVIDIA para avaliar a latência e os requisitos de carga futuros, e para desenvolver uma pilha multicomputação que forneça aos clientes o desempenho e a flexibilidade necessários para aproveitar ao máximo as tecnologias emergentes de computação quântica.”
Benefícios para pesquisadores
A integração permite aos pesquisadores:
- Acelere a Simulação: As GPUs NVIDIA reduzem significativamente os tempos de simulação, permitindo testes mais rápidos de algoritmos quânticos.
- Simplifique o fluxo de trabalho de operações híbridas: Com CUDA-Q no Braket, os pesquisadores podem facilmente fazer a transição da simulação para a implementação de hardware quântico.
- Foco na pesquisa: O acesso gerenciado a GPUs e dispositivos quânticos elimina a necessidade de os pesquisadores gerenciarem infraestruturas complexas.
Além disso, a AWS oferece um modelo pré-pago, garantindo economia para pesquisadores que trabalham em problemas computacionais.
Olhando para os resultados
Testes de desempenho conduzidos pela AWS mostraram que a plataforma CUDA-Q supera outros simuladores de código aberto para o algoritmo de 29 qubit, rodando muito rápido em um único núcleo de GPU. A flexibilidade dos trabalhos híbridos da Braket também permite que os pesquisadores dimensionem cargas de trabalho em várias GPUs, alcançando uma aceleração ainda maior para tarefas específicas.
Por exemplo, simular um circuito de 30 qubits em oito GPUs resultou em uma aceleração de 6,5x no tempo de execução, enquanto a distribuição de 128 circuitos diferentes resultou em uma aceleração de até 17x para circuitos paramétricos. Essas vantagens são importantes à medida que os pesquisadores ultrapassam os limites da computação quântica.
Direções futuras
À medida que a colaboração entre AWS e NVIDIA se aprofunda, seu foco incluirá testes de latência e requisitos de computação de cargas de trabalho quânticas emergentes. O objetivo final é construir um ecossistema integrado de computação quântica clássica que apoie os pesquisadores em todas as fases, desde o design de algoritmos até a implementação de hardware quântico avançado.
Os pesquisadores descrevem essa integração como apenas o começo: “Este lançamento é o primeiro passo em uma colaboração mais ampla entre AWS e NVIDIA para explorar a pilha quântica à medida que o quantum e o clássico se tornam inextricavelmente ligados ao longo do tempo”.
Para pesquisadores interessados em explorar essas ferramentas, a AWS fornece cadernos de exemplos detalhados para você começar. Você pode conferir os cadernos de exemplo no repositório GitHub da equipe.
