Intel lancia la versione 1.0 del Quantum Software Development Kit per una nuova era nell'informatica

Intel ha presentato Intel Quantum Software Development Kit (SDK) versione 1.0, un set di strumenti completo che soddisfa le esigenze degli sviluppatori di computer quantistici. Dopo la versione beta rilasciata nel settembre 2022, questo toolkit porta la promessa di una simulazione computerizzata quantistica completa e di una perfetta integrazione con l'hardware quantistico Intel, incluso il chip di controllo Horse Ridge II e il chip qubit spin quantistico, che dovrebbe essere rilasciato quest'anno.

L'SDK consente agli sviluppatori di programmare algoritmi quantistici con un'interfaccia intuitiva basata su C++, utilizzando una toolchain del compilatore di macchine virtuali di basso livello (LLVM) standard del settore per una compatibilità ottimale con le applicazioni C/C++ e Python. Di conseguenza, Intel Quantum SDK è diventato una soluzione versatile e personalizzabile per la programmazione nel fiorente campo dell'informatica quantistica.

Secondo Anne Matsuura, direttore di Quantum Applications & Architecture presso Intel Labs, l'obiettivo principale di Intel Quantum SDK è preparare i programmatori per il futuro dei computer quantistici commerciali su larga scala. Oltre ad aiutare gli sviluppatori a imparare come creare algoritmi quantistici e applicazioni attraverso la simulazione, l'SDK accelererà il progresso del settore promuovendo una comunità di sviluppatori pronti a distribuire applicazioni quando sarà disponibile l'hardware quantistico Intel.

La versione 1.0 di Intel Quantum SDK fornisce un'interfaccia di programmazione intuitiva basata su C++, offrendo agli sviluppatori di computer classici e agli sviluppatori quantistici un linguaggio familiare con cui collaborare. Il kit include anche un ambiente di runtime quantistico ottimizzato per l'esecuzione di algoritmi ibridi quanto-classici, consentendo agli sviluppatori di scegliere tra due diversi backend per simulare qubit che possono rappresentare un numero maggiore di qubit generici o hardware Intel.

Il primo backend è l'Intel Quantum Simulator (IQS) open source ad alte prestazioni che supporta fino a 32 qubit su un singolo nodo e oltre 40 qubit su più nodi. Il secondo backend è specificamente progettato per simulare l'hardware qubit a punti quantici Intel e per facilitare la simulazione del modello compatto degli spin qubit di silicio Intel. Questo approccio si basa sull'esperienza Intel nella produzione di transistor al silicio e ha lo scopo di aiutare nella creazione di computer quantistici su larga scala.

Con l'aiuto dell'SDK, gli utenti possono sviluppare piccoli carichi di lavoro per identificare le capacità richieste dall'architettura di sistema del computer quantistico per un'esecuzione efficiente e accurata dell'algoritmo qubit. Intel sta inoltre utilizzando l'SDK internamente per la co-progettazione di hardware e software quantistico, accelerando così lo sviluppo complessivo del sistema.

Ulteriori vantaggi dell'SDK includono una piattaforma personalizzabile ed espandibile che offre una maggiore flessibilità per lo sviluppo di applicazioni quantistiche. Gli sviluppatori possono confrontare i file del compilatore, una funzionalità standard nello sviluppo di computer classici, per valutare quanto bene è ottimizzato un algoritmo. Inoltre, gli utenti possono accedere al codice sorgente e ottenere livelli inferiori di astrazione per ottenere informazioni sui meccanismi di archiviazione dei dati di un determinato sistema.

L'SDK Intel Quantum garantisce inoltre diverse funzionalità chiave:

• Codice in schemi familiari: l'LLVM standard viene esteso con estensioni quantistiche e un ambiente di runtime quantistico viene modificato per il calcolo quantistico. L'IQS fornisce una simulazione del vettore di stato di un computer quantistico universale.
• Esecuzione efficiente di flussi di lavoro ibridi classico-quantistico: le estensioni del compilatore consentono agli sviluppatori di incorporare i risultati degli algoritmi quantistici nei propri progetti C++. Questa funzionalità abilita i cicli di feedback critici richiesti per gli algoritmi ibridi quanto-classici come l'algoritmo di ottimizzazione approssimata quantistica (QAOA) e il risolutore di autovariazione quantistica (VQE).
• Simulazione ad alte prestazioni: gli utenti di Intel DevCloud possono creare eseguibili in grado di simulare applicazioni e algoritmi con un massimo di 32 qubit su un singolo nodo computazionale e oltre 40 su più nodi.

Intel si impegna a far progredire il campo dell'informatica quantistica e riconosce l'importanza di promuovere una comunità di sviluppatori. Come parte di questi sforzi, a sostegno di questo obiettivo, Intel ha fornito sovvenzioni a cinque università, tra cui l'Università della Pennsylvania, la Technische Hochschule Deggendorf, la Keio University, la Ohio State University e la Pennsylvania State University, per sviluppare programmi di studio quantistici che possano essere condiviso con altre istituzioni accademiche.

Attualmente, il Deggendorf Institute of Technology di Monaco di Baviera, in Germania, utilizza l'SDK per studiare problemi di dinamica dei fluidi significativi per l'aerodinamica e l'idrodinamica. Nel gennaio 2023, Intel ha ospitato una Intel Quantum Computing Challenge presso il Deggendorf Institute of Technology, in cui i contributi hanno esplorato una varietà di casi d'uso quantistici utilizzando la versione beta di Intel Quantum SDK. L'utente beta Leidos è tra coloro che esplorano applicazioni entusiasmanti come l'apprendimento automatico quantistico, le simulazioni di materiali e i problemi di astrofisica che coinvolgono il teletrasporto quantistico, i buchi neri e i wormhole.

Ora disponibile su OneAPI Intel Dev Cloud, Intel Quantum SDK 1.0 segna una pietra miliare essenziale nel calcolo quantistico mentre Intel si prepara a rilasciare versioni future con funzionalità aggiuntive nei prossimi anni. La perfetta integrazione dell'SDK con l'hardware quantistico Intel amplierà ulteriormente il potenziale di scoperte in questo campo in rapido sviluppo. Per saperne di più sull'approccio Intel al calcolo quantistico, leggi il background del calcolo quantistico di Intel.

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