インテルがコンピューティングの新時代に向けてバージョン 1.0 の Quantum ソフトウェア開発キットを発表

Intel量子コンピューティング開発者のニーズに応える包括的なツールセットである Intel Quantum Software Development Kit (SDK) バージョン 1.0 を発表しました。 2022 年 9 月にリリースされたベータ版に続き、このツールキットは、完全な量子コンピューター シミュレーションと、Horse Ridge II コントロール チップや今年リリースされる予定の量子スピン キュービット チップを含むIntel量子ハードウェアとのシームレスな統合を約束します。

この SDK により、開発者は、C/C++ および Python アプリケーションとの最適な互換性のために、業界標準の低レベル仮想マシン (LLVM) コンパイラ ツールチェーンを利用して、C++ ベースの使いやすいインターフェイスで量子アルゴリズムをプログラミングできます。その結果、Intel Quantum SDK は、急成長している量子コンピューティング分野でのプログラミングのための汎用的でカスタマイズ可能なソリューションになりました。

Intel Labs の Quantum Applications & Architecture ディレクターである Anne Matsuura 氏によると、Intel Quantum SDK の主な目的は、大規模な商用量子コンピューターの将来に向けてプログラマーを準備することです。 SDK は、開発者がシミュレーションを通じて量子アルゴリズムとアプリケーションを作成する方法を学ぶのを支援するだけでなく、 Intel量子ハードウェアが利用可能になったときにアプリケーションを展開する準備ができている開発者のコミュニティを育成することにより、業界の進歩を促進します。

インテル Quantum SDK のバージョン 1.0 は、C++ に基づく直感的なプログラミング インターフェイスを提供し、従来のコンピューティングの開発者と量子開発者が使い慣れた言語で共同作業できるようにします。このキットには、ハイブリッド量子古典アルゴリズムを実行するために最適化された量子ランタイム環境も含まれており、開発者は 2 つの異なるバックエンドから選択して、より多くの汎用量子ビットまたはIntelハードウェアを表すことができる量子ビットをシミュレートできます。

最初のバックエンドは、単一ノードで最大 32 キュービット、複数ノードで 40 キュービットを超える高パフォーマンスのオープンソース Intel Quantum Simulator (IQS) です。 2 番目のバックエンドは、 Intel量子ドット キュービット ハードウェアをシミュレートし、 Intelシリコン スピン キュービットのコンパクトなモデル シミュレーションを容易にするように特別に設計されています。このアプローチは、シリコン トランジスタ製造におけるIntel専門知識に基づいて構築されており、大規模な量子コンピューターの作成を支援することを目的としています。

SDK の助けを借りて、ユーザーは小さなワークロードを開発して、効率的かつ正確な量子ビット アルゴリズムの実行のために量子コンピューターのシステム アーキテクチャに必要な機能を特定できます。 Intelまた、量子ハードウェアとソフトウェアの共同設計のために SDK を社内で使用しているため、システム開発全体が加速されます。

SDK のその他の利点には、量子アプリケーションの開発により高い柔軟性を提供する、カスタマイズ可能で拡張可能なプラットフォームが含まれます。開発者は、従来のコンピューター開発の標準機能であるコンパイラ ファイルを比較して、アルゴリズムがどの程度最適化されているかを評価できます。さらに、ユーザーはソース コードにアクセスし、より低いレベルの抽象化を取得して、特定のシステムのデータ ストレージ メカニズムを理解することができます。

Intel Quantum SDK は、いくつかの重要な機能も保証します。

• おなじみのパターンでのコード: 標準の LLVM は量子拡張機能で拡張され、量子ランタイム環境は量子コンピューティング用に変更されます。 IQS は、ユニバーサル量子コンピューターの状態ベクトル シミュレーションを提供します。
• ハイブリッド古典量子ワークフローの効率的な実行: コンパイラ拡張により、開発者は量子アルゴリズムの結果を C++ プロジェクトに組み込むことができます。この機能により、量子近似最適化アルゴリズム (QAOA) や量子変分固有値ソルバー (VQE) などのハイブリッド量子古典アルゴリズムに必要な重要なフィードバック ループが有効になります。
• 高性能シミュレーション: Intel DevCloud ユーザーは、単一の計算ノードで最大 32 キュービット、複数のノードで 40 を超えるキュービットで、アプリケーションとアルゴリズムをシミュレートできる実行可能ファイルを作成できます。

Intel量子コンピューティング分野の発展に取り組んでおり、開発者のコミュニティを育成することの重要性を認識しています。これらの取り組みの一環として、 Intelペンシルベニア大学、デッゲンドルフ工科大学、慶應義塾大学、オハイオ州立大学、ペンシルベニア州立大学を含む 5 つの大学に助成金を提供し、量子コースのカリキュラムを開発しました。追加の学術機関と共有されます。

現在、ドイツのミュンヘンにあるデッゲンドルフ工科大学は、SDK を使用して、空気力学と流体力学にとって重要な流体力学の問題を調査しています。 2023 年 1 月、 Intelデッゲンドルフ工科大学でインテル Quantum Computing Challenge を主催し、Intel Quantum SDK のベータ版を利用したさまざまな量子ユースケースを調査しました。ベータ ユーザーの Leidos は、量子機械学習、材料のシミュレーション、量子テレポーテーション、ブラック ホール、ワームホールを含む天体物理学の問題など、エキサイティングなアプリケーションを探求している人々の 1 人です。

OneAPI Intel Dev Cloud で利用できるようになった Intel Quantum SDK 1.0 は、 Intel今後数年間で追加機能を備えた将来のバージョンをリリースする準備をしているため、量子コンピューティングにおける重要なマイルストーンとなります。 SDK とIntel量子ハードウェアとのシームレスな統合により、この急速に発展している分野でのブレークスルーの可能性がさらに広がります。量子コンピューティングに対するIntelアプローチの詳細については、インテルの量子コンピューティングの背景説明をお読みください。

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