Fujitsu atinge marco técnico com simulador quântico de 36 Qubits

TÓQUIO, 30 de março de 2022 — A Fujitsu anunciou que desenvolveu com sucesso o simulador de computador quântico mais rápido do mundo capaz de lidar com circuitos quânticos de 36 qubits em um sistema de cluster com o “FUJITSU Supercomputer PRIMEHPC FX 700” (“PRIMEHPC FX 700”) da Fujitsu ( 1 ) , que está equipado com o mesmo CPU A64FX ( 2 )  que alimenta o supercomputador mais rápido do mundo, o Fugaku.

O simulador quântico recém-desenvolvido pode executar o software de 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 nesse avanço, a partir de 1º de abril de 2022, a Fujitsu e a Fujifilm Corporation ( 5 )  (doravante Fujifilm) iniciarão pesquisas conjuntas sobre aplicativos de computação quântica no campo da ciência dos materiais.

No futuro, a Fujitsu acelerará seus esforços para desenvolver computadores quânticos com o objetivo de desenvolver um simulador de 40 qubits até setembro de 2022 e realizar pesquisas e desenvolvimentos conjuntos de aplicativos quânticos com clientes em áreas como finanças e descoberta de medicamentos.

Vivek Mahajan, Diretor Executivo Corporativo, CTO, Fujitsu Limited, comenta: “Estamos agora à beira de uma nova era em tecnologia de computação. A Fujitsu desenvolveu com sucesso o simulador quântico mais rápido do mundo, aplicando sua experiência líder mundial em tecnologias de computação cultivadas ao longo de muitas décadas - mais recentemente, usamos esse conhecimento para trabalhar com a RIKEN para projetar o supercomputador Fugaku, que permaneceu o mais rápido do mundo para o últimos dois anos. No futuro, pretendemos aproveitar este novo simulador quântico para nossos clientes para acelerar o desenvolvimento de aplicativos quânticos e, finalmente, contribuir para um mundo sustentável, resolvendo uma série de problemas enfrentados pela sociedade.”

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 um desempenho máximo teórico de 3.072 teraflops (TFLOPS) em cálculos de formato de ponto flutuante de precisão dupla. Possui ainda 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 o “Qulacs”, um dos softwares de simulador quântico mais rápido do mundo desenvolvido pela Universidade de Osaka ( 7 )  e QunaSys Corporation ( 8 ) , e o desempenho da largura de banda da memória foi maximizado executando vários cálculos simultaneamente usando SVE (Scalable Vector Extension ) ( 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 por sobreposição de cálculo e comunicação. A Fujitsu desenvolveu ainda um novo método para reorganizar eficientemente os estados de qubit implantados na memória distribuída no cluster de acordo com o progresso do circuito quântico e seu cálculo que ajuda a reduzir os custos de comunicação. O novo sistema também é compatível com outros softwares de simulador quântico além do “Qulacs”.

O 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. Colaborando com a QunaSys ( 12 ) , a Fujitsu planeja fornecer o software de cálculo químico quântico da empresa Qamuy ( 13 )  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 Conjunta 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 pesquisa conjunta irá alavancar o recém-desenvolvido simulador quântico da Fujitsu para estudar e avaliar algoritmos específicos para computação quântica em cálculos de reações químicas moleculares.

Período:  1º de abril de 2022 a 31 de março de 2023

Objetivo:  Utilização da tecnologia de computação quântica em química computacional

Conteúdo da pesquisa:  Exame e avaliação de algoritmos específicos de computação quântica em reações químicas de moléculas, etc.

Funções e responsabilidades:

Fujitsu:

・Fornecimento de simulador quântico, análise de resultados de cálculo e análise de métodos de melhoria

Fujifilm:

・Implementação de cálculos de química quântica, análise de resultados de cálculo e análise de métodos de melhoria

Planos futuros

No futuro, a Fujitsu trabalhará para melhorar suas tecnologias, incluindo sua tecnologia de fusão de portas quânticas, que é capaz de realizar cálculos para várias portas quânticas simultaneamente para realizar simuladores quânticos em maior escala e em velocidades mais altas. A Fujitsu pretende ainda desenvolver um simulador de 40 qubits 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 objetivo de alcançar soluções precoces a questões sociais usando a tecnologia quântica.

Comentário do Prof. Keisuke Fujii, Divisão de Eletrônica Avançada e Ciências Ópticas, Escola de Pós-Graduação em Ciências da Engenharia, Universidade de Osaka:

Simuladores de alta velocidade usando supercomputadores são de importância cada vez maior no desenvolvimento do software quântico e aplicativos quânticos 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 realizar o simulador quântico mais rápido do mundo, que estamos confiantes de que acelerará muito o desenvolvimento futuro de software quântico.

Comentário de Yukihiro Okuno, Pesquisador Sênior, Centro de Tecnologia de Análise, Fujifilm:

Os computadores quânticos têm o potencial de 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 dos materiais.

Sobre a Fujitsu A

Fujitsu é a empresa japonesa líder em tecnologia da informação e comunicação (TIC) que oferece 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. A Fujitsu Limited (TSE:6702) reportou 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 .

Consultado a: 25\03\2022

https://www.hpcwire.com/off-the-wire/fujitsu-achieves-technical-milestone-with-36-qubit-quantum-simulator/