Intel đã tiết lộ Bộ công cụ phát triển phần mềm lượng tử (SDK) phiên bản 1.0 của Intel, một bộ công cụ toàn diện đáp ứng nhu cầu của các nhà phát triển điện toán lượng tử. Tiếp theo phiên bản beta được phát hành vào tháng 9 năm 2022, bộ công cụ này hứa hẹn mô phỏng máy tính lượng tử đầy đủ và tích hợp liền mạch với phần cứng lượng tử Intel, bao gồm chip điều khiển Horse Ridge II và chip qubit spin lượng tử, dự kiến sẽ được phát hành trong năm nay.
SDK trao quyền cho các nhà phát triển lập trình thuật toán lượng tử với giao diện thân thiện với người dùng dựa trên C++, sử dụng chuỗi công cụ trình biên dịch máy ảo cấp thấp (LLVM) tiêu chuẩn công nghiệp để tương thích tối ưu với các ứng dụng C/C++ và Python. Do đó, Intel Quantum SDK đã trở thành một giải pháp linh hoạt và có thể tùy chỉnh để lập trình trong lĩnh vực điện toán lượng tử đang phát triển.
Theo Anne Matsuura, giám đốc Kiến trúc & Ứng dụng lượng tử tại Phòng thí nghiệm Intel, mục tiêu chính của SDK lượng tử Intel là chuẩn bị cho các lập trình viên về tương lai của máy tính lượng tử thương mại quy mô lớn. Ngoài việc giúp các nhà phát triển tìm hiểu cách tạo các ứng dụng và thuật toán lượng tử thông qua mô phỏng, SDK sẽ đẩy nhanh tiến độ của ngành bằng cách thúc đẩy cộng đồng các nhà phát triển sẵn sàng triển khai các ứng dụng khi phần cứng lượng tử Intel được cung cấp.
Phiên bản 1.0 của Intel Quantum SDK cung cấp giao diện lập trình trực quan dựa trên C++, mang đến cho các nhà phát triển điện toán cổ điển và nhà phát triển lượng tử một ngôn ngữ quen thuộc để cộng tác. Bộ công cụ này cũng bao gồm một môi trường thời gian chạy lượng tử được tối ưu hóa để thực thi các thuật toán lai lượng tử cổ điển, cho phép các nhà phát triển lựa chọn giữa hai chương trình phụ trợ khác nhau để mô phỏng các qubit có thể đại diện cho số lượng qubit chung hoặc phần cứng Intel cao hơn.
Chương trình phụ trợ đầu tiên là Trình mô phỏng lượng tử Intel (IQS) mã nguồn mở, hiệu suất cao hỗ trợ tối đa 32 qubit trên một nút và hơn 40 qubit trên nhiều nút. Chương trình phụ trợ thứ hai được thiết kế đặc biệt để mô phỏng phần cứng qubit chấm lượng tử Intel cũng như hỗ trợ mô phỏng mô hình nhỏ gọn của qubit spin silicon Intel. Cách tiếp cận này dựa trên chuyên môn Intel trong sản xuất bóng bán dẫn silicon và nhằm hỗ trợ tạo ra các máy tính lượng tử quy mô lớn.
Với sự trợ giúp của SDK, người dùng có thể phát triển khối lượng công việc nhỏ để xác định các khả năng mà kiến trúc hệ thống của máy tính lượng tử yêu cầu để thực thi thuật toán qubit hiệu quả và chính xác. Intel cũng đang sử dụng SDK nội bộ để đồng thiết kế phần cứng và phần mềm lượng tử, từ đó đẩy nhanh quá trình phát triển hệ thống tổng thể.
Các lợi ích bổ sung của SDK bao gồm một nền tảng có thể tùy chỉnh và có thể mở rộng, mang lại sự linh hoạt cao hơn cho việc phát triển các ứng dụng lượng tử. Các nhà phát triển có thể so sánh các tệp trình biên dịch, một tính năng tiêu chuẩn trong quá trình phát triển máy tính cổ điển, để đánh giá mức độ tối ưu hóa của một thuật toán. Hơn nữa, người dùng có thể truy cập mã nguồn và có được mức độ trừu tượng thấp hơn để hiểu rõ hơn về cơ chế lưu trữ dữ liệu của một hệ thống nhất định.
Intel Quantum SDK cũng đảm bảo một số tính năng chính:
- Mã theo các mẫu quen thuộc: LLVM tiêu chuẩn được mở rộng với các phần mở rộng lượng tử và môi trường thời gian chạy lượng tử được sửa đổi cho điện toán lượng tử. IQS cung cấp mô phỏng vectơ trạng thái của một máy tính lượng tử vạn năng.
- Thực thi hiệu quả các quy trình công việc cổ điển-lượng tử kết hợp: Các phần mở rộng của trình biên dịch cho phép các nhà phát triển kết hợp các kết quả từ các thuật toán lượng tử vào các dự án C++ của họ. Tính năng này cho phép các vòng phản hồi tới hạn cần thiết cho các thuật toán lai lượng tử cổ điển như thuật toán tối ưu hóa gần đúng lượng tử (QAOA) và bộ giải riêng biến thiên lượng tử (VQE).
- Mô phỏng hiệu suất cao: Người dùng Intel DevCloud có thể tạo các tệp thực thi có khả năng mô phỏng các ứng dụng và thuật toán với tối đa 32 qubit trên một nút tính toán và hơn 40 qubit trên nhiều nút.
Intel cam kết thúc đẩy lĩnh vực điện toán lượng tử và nhận ra tầm quan trọng của việc thúc đẩy cộng đồng các nhà phát triển. Là một phần của những nỗ lực này, hỗ trợ cho mục tiêu này, Intel đã tài trợ cho năm trường đại học, bao gồm Đại học Pennsylvania, Technische Hochschule Deggendorf, Đại học Keio, Đại học Bang Ohio và Đại học Bang Pennsylvania, để phát triển chương trình giảng dạy khóa học lượng tử có thể được chia sẻ với các tổ chức học thuật bổ sung.
Hiện tại, Viện Công nghệ Deggendorf ở Munich, Đức, đang sử dụng SDK để điều tra các vấn đề về động lực học chất lỏng có ý nghĩa quan trọng đối với khí động học và thủy động lực học. Vào tháng 1 năm 2023, Intel đã tổ chức Thử thách điện toán lượng tử Intel tại Viện công nghệ Deggendorf, nơi các bài dự thi khám phá nhiều trường hợp sử dụng lượng tử bằng cách sử dụng phiên bản beta của SDK lượng tử Intel. Người dùng Beta Leidos nằm trong số những người khám phá các ứng dụng thú vị như học máy lượng tử, mô phỏng vật liệu và các vấn đề vật lý thiên văn liên quan đến dịch chuyển tức thời lượng tử, lỗ đen và lỗ giun.
Hiện đã có trên OneAPI Intel Dev Cloud, Intel Quantum SDK 1.0 đánh dấu một cột mốc quan trọng trong điện toán lượng tử khi Intel chuẩn bị phát hành các phiên bản tương lai với các tính năng bổ sung trong những năm tới. Việc tích hợp SDK liền mạch với phần cứng lượng tử Intel sẽ tiếp tục mở rộng tiềm năng đột phá trong lĩnh vực đang phát triển nhanh chóng này. Để tìm hiểu thêm về cách tiếp cận Intel đối với điện toán lượng tử, hãy đọc nền tảng điện toán lượng tử của Intel.
Đối với những người quan tâm đến việc khám phá các công cụ như Intel Quantum SDK với tiềm năng của các giải pháp no-code hoặc low-code, AppMaster cung cấp một nền tảng no-code mạnh mẽ cho phép người dùng tạo các ứng dụng web, di động và phụ trợ một cách dễ dàng. AppMaster là một tùy chọn linh hoạt và có thể tùy chỉnh dành cho các nhà phát triển muốn phát triển ứng dụng một cách nhanh chóng và tiết kiệm chi phí.
