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IBM amplía Qiskit, su software cuántico de código abierto

IBM amplía Qiskit, su software cuántico de código abierto

  • IBM demostró por primera vez las capacidades de utilidad de su hardware cuántico en 2023
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anunció la evolución y  expansión de Qiskit, su adoptado a nivel mundial.  Lanzado en 2017, Qiskit, como un kit de desarrollo de (SDK) es una herramienta de código abierto que ha permitido a más de 550.000 usuarios construir y ejecutar circuitos cuánicos en los sistemas de hardware cuántico de IBM, lo que resultó en la ejecución de más de 3 billones de circuitos cuántico hasta la fecha.

La última versión de Qiskit se ha ampliado a una pila de software completa para ofrecer aún más rendimiento. Ha evolucionado desde sus inicios como un popular kit de desarrollo de software cuántico utilizado para explorar y ejecutar experimentos de computación cuántica y en un SDK estable y una cartera de servicios, construidos para permitir a los usuarios extraer un rendimiento mejorado mientras manejan circuitos cuántico complejos en computadoras cuántas IBM de más de 100 qubit.

Esta expansión equiparará a los miembros de la Red Quantum de IBM Quantum con las capacidades Qiskit más equipadas disponibles para descubrir la próxima generación de algoritmos cuántico en sus respectivos dominios: que jugarán un papel importante en su descubrimiento de la ventaja cuántica.

Para alcanzar la ventaja cuántica, los usuarios necesitan un conjunto de herramientas que pueda mapear sus problemas de una manera que aproveche el cálculo clásico y cuántico avanzado; optimiza el problema para una ejecución eficiente con la cantidad; y luego ejecuta eficazmente los circuitos cuántico en hardware cuántico real. IBM ha pasado los últimos siete años desarrollando estas herramientas, que ahora se están uniendo para incluir la pila de software Qiskit.

Esta expansión de Qiskit incluye más de 100 lanzamientos de sus orígenes como una herramienta de investigación pionera construida para estudiar el funcionamiento interno de las computadoras cuántica. Hoy en día, Qiskit ha madurado como una pila de software en la que empresas, organizaciones gubernamentales, instituciones de investigación y universidades están llevando a cabo experimentos cuántico a gran escala.

La pila de software expandida de Qiskit incluye:

La liberación estable de Qiskit SDK v1.x para la construcción, optimización y visualización de circuitos cuántico.
Optimización de los circuitos cuántico impulsados por IA para hardware cuántico, incrustado en el Servicio de Transpiler Qiskit.
Modos de ejecución simplificados para el servicio de ejecución Qiskit que se puede adaptar para la ejecución performan de circuitos cuántos en hardware cuántico.
El Asistente de Código Qiskit, alimentado por modelos de basados en watsonx, para automatizar el desarrollo de código cuántico
La herramienta de código abierto Qiskit Serverless para ejecutar cargas de trabajo de supercomputación centradas en cuántica a través de hardware cuántico y clústeres clásicos.
El despliegue de nuevas capacidades y mejoras dentro de Qiskit SDK están 1permitiendo a los usuarios optimizar los circuitos para hardware cuántico a una velocidad 39 veces más rápida que Qiskit 0.33 1. Qiskit también está diseñado para reducir los gastos generales y reducir la huella de los circuitos, demostrando un promedio de 3 veces la reducción en el uso de la memoria en comparación con Qiskit 0.43.2

Y utilizando el Servicio de Transpiler Qiskit, los usuarios pueden reducir los recuentos de puertas de dos cuartos en un promedio de 42 por ciento  mediante la combinación de pases de IA y heurística, en comparación con el transpiler SDK Qiskit.

La adopción global de la computación cuántica y el descubrimiento de la ventaja cuántica requerirán una combinación de hardware cuántico líder junto con una pila de software robusto y performant para ejecutar cargas de trabajo, dijo Jay Gambetta, becario de IBM y vicepresidente de IBM Quantum. Estos dos pilares son fundamentales para el descubrimiento del algoritmo que ha comenzado en hardware cuántico a escala de utilidad. Como un ecosistema cuántico en crecimiento mapea sus problemas más difíciles de los circuitos cuántico, la pila Qiskit será la piedra angular para explorar los espacios computacionales en los que la computación, sobresale la computación cuántica.

IBM demostró por primera vez las capacidades de utilidad de su hardware cuántico en 2023. Esto marcó el inicio de una era en la que el hardware cuántico puede ejecutar circuitos cuántico más rápido y con más precisión de lo que una computadora clásica que simula una lata de computadora cuántica. Ahora construida para maximizar el rendimiento del hardware cuántico avanzado, la pila de software Qiskit pretende ayudar a un ecosistema global de usuarios a descubrir nuevos algoritmos cuántico que exploren dónde las computadoras cuántas podrían ser la mejor manera de resolver los desafíos sobre cualquier método clásico.

Qiskit proporciona una importante colección de herramientas para E.ON mientras exploramos cómo la computación cuántica podría ayudarnos a navegar por las complejidades financieras y operativas de la industria energética, dijo Giorgio Cortiana, Jefe de Datos e IA – Inteligencia Energética, E.ON. «Como una base performatante para construir y descubrir algoritmos cuántanos que se pueden aplicar a los casos de uso empresarial, Qiskit permite a nuestro equipo avanzar en prototipos de utilidad, con el objetivo de encontrar nuevas soluciones a los desafíos en el sector energético europeo.

Empezamos a usar Qiskit para nuestros esfuerzos de computación cuántica hace varios años como parte de un esfuerzo para ayudar a desarrollar una fuerza laboral lista para cuántica, dijo Stephan Eidenbenz, científico senior del Laboratorio Nacional de Los Álamos. Los investigadores de laboratorio utilizan Qiskit diariamente para interactuar con los backends de hardware cuántico de IBM y para probar nuevas ideas algorítmicas. La naturaleza abierta de Qiskit también ofrece a nuestro equipo la capacidad de añadir pases de optimización de compiladores y permite el acceso a nivel de pulso.

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En Brookhaven, hemos utilizado Qiskit para ejecutar circuitos en el hardware cuántico de IBM, que ha dado lugar a casi 20 artículos publicados hasta la fecha, incluyendo explorar las fronteras de la física, sistemas dinámicos, sistemas de materia condensados y más. Qiskit también ha permitido a nuestros equipos desarrollar extensiones que impulsan nuestra exploración de circuitos cobónicos e híbridos-bosónicos, y cómo podrían avanzar en la corrección fundamental del desarrollo de algoritmos cuántico y la corrección de errores, dijo James Misewich, Director Asociado de Laboratorio de Energía y Ciencias Foton del Laboratorio Nacional Brookhaven. A medida que avanzamos las aplicaciones científicas de la computación cuántica, hemos incorporado los recursos y tutoriales Qiskit de IBM en nuestros programas educativos a través del Centro de Colediseño para Quantum Advantage de Brookhaven, donde nos asociamos con instituciones académicas como la Universidad de Stony Brook para preparar la fuerza laboral cuántica del futuro.

Para nuestro Programa de Usuarios de Computación Cuántica aquí en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge, los avances en software de computación cuántica pueden ayudar a apoyar la innovación y el rápido crecimiento de nuestra comunidad de usuarios y sus tecnologías en desarrollo, dijo Travis Humble, director del Centro de Ciencias Cuántas del Departamento de Energía en el Laboratorio Nacional Oak Ridge. Las mejoras en el rendimiento del software impactarán significativamente cómo los usuarios prueban y evalúan el potencial de los sistemas de computación cuántica de hoy.

El equipo de Q-CTRL está entusiasmado con la construcción con Qiskit. Sus nuevas interfaces flexibles y una estabilidad mejorada nos están permitiendo construir de manera eficiente, además de nuestro potente software de gestión de rendimiento a escala de servicios públicos, para que los usuarios finales puedan explorar sus problemas más difíciles con un solo comando.Michael J. Biercuk, CEO y Fundador de Q-CTRL

Construido para la Era de la Utilidad Cuántica y Más Allá

Mediante su apoyo al rápido avance del hardware cuántico, incluida la flexibilidad de agnóstico de proveedores, la pila de software Qiskit está diseñada para ejecutar los circuitos cuánticos innovadores para avanzar en la era de la utilidad cuántica. Esto se consigue sustituyendo el código crítico de rendimiento por el lenguaje de programación Rust, junto con una cartera completa de herramientas para permitir la ejecución eficiente de circuitos cuánticos.

Mientras IBM continúa construyendo hitos a lo largo de su Hoja de Ruta de Desarrollo e Innovación de IBM Quantum hacia sistemas corregidos por errores, la compañía espera que Qiskit continúe entregando un marco para el desarrollo abierto, iterativo y colaborativo de nuevos algoritmos y aplicaciones cuánticas, hecho en conjunto con un ecosistema global de clientes en todas las industrias y áreas de especialización de dominios.

Además, estas capacidades de avance tendrán como objetivo ayudar a los usuarios a tejer recursos de computación clásica y cuántica en un nuevo paradigma de computación de alto rendimiento definido por supercomputación cuántica-centrada que integra QPUs, GPU y CPUs. Orquestada a través de la capa de software performante de Qiskit, esta próxima evolución de la computación de alto rendimiento tiene como objetivo abrir nuevos, grandes y poderosos espacios para las industrias a nivel global.

  • Descargo de responsabilidad: Las declaraciones de IBM sobre el rendimiento de Qiskits comparan la iteración actual del software con su rendimiento de la versión anterior aplicable cuando las características comparables estaban disponibles para los usuarios. Qiskit 0.33 tiempo total de velocidad igualó a 430.89 segundos en IBM Quantum Summit 2021. El tiempo total de velocidad de Qiskit 1.0 equiyó a 10.9 segundos al salir en febrero de 2024.
  • Descargo de responsabilidad: Las declaraciones de IBM sobre el rendimiento de Qiskits comparan la iteración actual del software con su rendimiento de la versión anterior aplicable cuando las características comparables estaban disponibles para los usuarios. El uso de memoria Qiskit 0.43 equiyó a 1.750 MiB en mayo de 2023. El uso de memoria Qiskit 1.0 equiyó al 580 MiB al lanzamiento en febrero de 2024.

 

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