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 cluster dotato del “FUJITSU Supercomputer PRIMEHPC FX 700” (“PRIMEHPC FX 700”), che è dotato della stessa CPU A64FX che alimenta il supercomputer più veloce del mondo, Fugaku.
Il simulatore quantistico di nuova concezione può eseguire il software di simulazione quantistica “Qulacs” in parallelo ad alta velocità, ottenendo circa il doppio delle prestazioni di altri simulatori quantistici significativi in operazioni quantistiche a 36 qubit. Il nuovo simulatore quantistico di Fujitsu fungerà da importante ponte verso lo sviluppo di applicazioni di calcolo quantistico che dovrebbero essere utilizzate concretamente negli anni a venire.
Sulla base di questa svolta, dal 1 ° aprile 2022, Fujitsu e Fujifilm Corporation, avvieranno una ricerca congiunta sulle applicazioni di calcolo quantistico nel campo della scienza dei materiali.
In futuro, Fujitsu accelererà i suoi sforzi per sviluppare computer quantistici con l’obiettivo di sviluppare un simulatore a 40 qubit entro settembre 2022 e condurre ricerche e sviluppo congiunti di applicazioni quantistiche con clienti nei settori finanziario e farmaceutico.
Vivek Mahajan, Corporate Executive Officer, CTO, Fujitsu, commenta: “Siamo ora ai margini di una nuova era nella tecnologia informatica. Fujitsu ha sviluppato con successo il simulatore quantistico più veloce al mondo applicando la sua esperienza a livello mondiale nelle tecnologie informatiche coltivate nel corso di molti decenni: più recentemente abbiamo utilizzato queste conoscenze per lavorare con RIKEN per progettare il supercomputer Fugaku, che è rimasto il più veloce al mondo negli ultimi due anni. Andando avanti, miriamo a sfruttare questo nuovo simulatore quantistico per i nostri clienti per accelerare lo 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 cluster composto da 64 nodi sul PRIMEHPC FX 700.
Il PRIMEHPC FX 700 è dotato della stessa CPU A64FX che alimenta il supercomputer Fugaku e può eseguire prestazioni teoriche di picco di 3,072 teraflops (TFLOPS) in calcoli in formato 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.
Il nuovo simulatore quantistico utilizza “Qulacs”, uno dei software di simulazione quantistica più veloci al mondo sviluppato dall’Università di Osaka e QunaSys Corporation e le prestazioni della larghezza di banda della memoria sono state massimizzate eseguendo più calcoli contemporaneamente, utilizzando le istruzioni SVE (Scalable Vector Extension) quando portato su A64FX.
MPI (Message Passing Interface) consente l’esecuzione parallela e distribuita di Qulacs e realizza un trasferimento di dati che massimizza la larghezza di banda della rete sovrapponendo calcolo e comunicazione. Fujitsu ha inoltre sviluppato un nuovo metodo per riorganizzare in modo efficiente gli stati qubit distribuiti nella memoria distribuita sul cluster in base all’avanzamento del circuito quantistico e al suo calcolo che aiuta a ridurre i costi di comunicazione. Il nuovo sistema è anche compatibile con altri software di simulazione quantistica oltre a “Qulacs”.
Qiski, uno dei principali strumenti di sviluppo per il software per computer quantistici, è disponibile per il simulatore quantistico e offre agli sviluppatori di software quantistico un ambiente di sviluppo altamente conveniente. Con la collaborazione di QunaSys, Fujitsu prevede di fornire il software di calcolo chimico quantistico Qamuy sul nuovo simulatore quantistico, per fornire le risorse necessarie ad eseguire un’ampia varietà di calcoli chimici quantistici ad alta velocità.
Schema del progetto di ricerca congiunto con Fujifilm
Fujitsu e Fujifilm avvieranno una ricerca congiunta 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 per studiare e valutare algoritmi specifici per il calcolo quantistico nei calcoli delle reazioni chimiche molecolari.
Piani futuri
Fujitsu lavorerà per migliorare le sue tecnologie, tra cui la sua tecnologia di fusione quantistica che è in grado di eseguire calcoli per più porte quantistiche contemporaneamente per la realizzazione di simulatori quantistici su una scala più ampia e a velocità più elevate. L’azienda mira inoltre a sviluppare un simulatore a 40 qubit per l’applicazione nei settori della finanza e della ricerca farmacautica, entro settembre 2022.
Fujitsu applicherà le sue conoscenze accumulate di applicazioni quantistiche sviluppate su simulatori quantistici nello sviluppo di computer quantistici, con l’obiettivo di raggiungere soluzioni veloci a problemi sociali utilizzando la tecnologia quantistica.
Il Prof. Keisuke Fujii, Divisione di Elettronica Avanzata e Scienze Ottiche, Graduate School of Engineering Science, Università di Osaka, commenta: “I simulatori ad alta velocità che utilizzano supercomputer sono sempre più importanti per lo 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, tecnologia al centro del supercomputer “Fugaku”, sono stati combinati per realizzare il simulatore quantistico più veloce del mondo, che siamo fiduciosi accelererà notevolmente il futuro sviluppo del software quantistico”.
Yukihiro Okuno, Ricercatore Senior, Analysis Technology Center, Fujifilm, dichiara:
“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 con Fujitsu condurrà questa ricerca congiunta come studio di fattibilità per utilizzare i computer quantistici nelle scienze dei materiali”.
