Intel lançou o Intel Quantum Software Development Kit (SDK) versão 1.0, um conjunto de ferramentas abrangente que atende às necessidades dos desenvolvedores de computação quântica. Após a versão beta lançada em setembro de 2022, este kit de ferramentas traz a promessa de simulação completa de computador quântico e integração perfeita com o hardware quântico Intel, incluindo o chip de controle Horse Ridge II e o chip qubit de spin quântico, que deve ser lançado este ano.
O SDK capacita os desenvolvedores a programar algoritmos quânticos com uma interface amigável baseada em C++, utilizando uma cadeia de ferramentas do compilador de máquina virtual de baixo nível (LLVM) padrão do setor para compatibilidade ideal com aplicativos C/C++ e Python. Como resultado, o Intel Quantum SDK tornou-se uma solução versátil e personalizável para programação no crescente campo da computação quântica.
De acordo com Anne Matsuura, diretora de Quantum Applications & Architecture no Intel Labs, o principal objetivo do Intel Quantum SDK é preparar os programadores para o futuro dos computadores quânticos comerciais de grande escala. Além de ajudar os desenvolvedores a aprender como criar algoritmos e aplicativos quânticos por meio de simulação, o SDK agilizará o progresso da indústria ao promover uma comunidade de desenvolvedores prontos para implantar aplicativos quando o hardware quântico Intel for disponibilizado.
A versão 1.0 do Intel Quantum SDK fornece uma interface de programação intuitiva baseada em C++, oferecendo aos desenvolvedores de computação clássica e quântica uma linguagem familiar para colaborar. O kit também inclui um ambiente de tempo de execução quântico otimizado para executar algoritmos quânticos clássicos híbridos, permitindo que os desenvolvedores escolham entre dois back-ends diferentes para simular qubits que podem representar um número maior de qubits genéricos ou hardware Intel.
O primeiro back-end é o Intel Quantum Simulator (IQS) de código aberto e de alto desempenho que suporta até 32 qubits em um único nó e além de 40 qubits em vários nós. O segundo back-end foi projetado especificamente para simular o hardware de qubits de pontos quânticos Intel, bem como facilitar a simulação de modelos compactos de qubits de spin de silício Intel. Essa abordagem baseia-se na experiência Intel na fabricação de transistores de silício e destina-se a auxiliar na criação de computadores quânticos em grande escala.
Com a ajuda do SDK, os usuários podem desenvolver pequenas cargas de trabalho para identificar os recursos exigidos pela arquitetura do sistema do computador quântico para execução eficiente e precisa do algoritmo qubit. Intel também está usando o SDK internamente para o co-design de hardware e software quântico, acelerando assim o desenvolvimento geral do sistema.
Os benefícios adicionais do SDK incluem uma plataforma personalizável e expansível que oferece maior flexibilidade para o desenvolvimento de aplicativos quânticos. Os desenvolvedores podem comparar os arquivos do compilador, um recurso padrão no desenvolvimento de computadores clássicos, para avaliar o quão bem um algoritmo é otimizado. Além disso, os usuários podem acessar o código-fonte e obter níveis mais baixos de abstração para obter informações sobre os mecanismos de armazenamento de dados de um determinado sistema.
O Intel Quantum SDK também garante vários recursos importantes:
- Código em padrões familiares: o LLVM padrão é estendido com extensões quânticas e um ambiente de tempo de execução quântico é modificado para computação quântica. O IQS fornece uma simulação de vetor de estado de um computador quântico universal.
- Execução eficiente de fluxos de trabalho híbridos clássicos-quânticos: as extensões do compilador permitem que os desenvolvedores incorporem resultados de algoritmos quânticos em seus projetos C++. Esse recurso permite os loops de feedback críticos necessários para algoritmos clássicos quânticos híbridos, como o algoritmo de otimização aproximada quântica (QAOA) e o auto-resolvedor variacional quântico (VQE).
- Simulação de alto desempenho: os usuários do Intel DevCloud podem criar executáveis capazes de simular aplicativos e algoritmos com até 32 qubits em um único nó computacional e além de 40 em vários nós.
Intel está comprometida com o avanço do campo da computação quântica e reconhece a importância de promover uma comunidade de desenvolvedores. Como parte desses esforços e em apoio a esse objetivo, Intel concedeu doações a cinco universidades, incluindo a University of Pennsylvania, Technische Hochschule Deggendorf, Keio University, The Ohio State University e Pennsylvania State University, para desenvolver currículos de cursos quânticos que possam ser compartilhado com outras instituições acadêmicas.
Atualmente, o Deggendorf Institute of Technology em Munique, Alemanha, está usando o SDK para investigar problemas de dinâmica de fluidos significativos para aerodinâmica e hidrodinâmica. Em janeiro de 2023, Intel organizou um Intel Quantum Computing Challenge no Deggendorf Institute of Technology, onde os envios exploraram uma variedade de casos de uso quântico utilizando a versão beta do Intel Quantum SDK. O usuário beta Leidos está entre aqueles que exploram aplicações interessantes, como aprendizado de máquina quântica, simulações de materiais e problemas de astrofísica envolvendo teletransporte quântico, buracos negros e buracos de minhoca.
Agora disponível no OneAPI Intel Dev Cloud, o Intel Quantum SDK 1.0 marca um marco essencial na computação quântica enquanto Intel se prepara para lançar versões futuras com recursos adicionais nos próximos anos. A integração perfeita do SDK com o hardware quântico Intel expandirá ainda mais o potencial de avanços neste campo em rápido desenvolvimento. Para saber mais sobre a abordagem Intel para a computação quântica, leia os fundamentos da computação quântica da Intel.
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