Intel rilascia Quantum Software Development Kit versione 1.0 per far crescere l'ecosistema degli sviluppatori

Intel Quantum SDK è uno stack di calcolo quantistico in completa simulazione che offre un ambiente personalizzabile per una grande varietà di sviluppatori.

Novità: Dopo  la versione beta lanciata nel settembre 2022, Intel ha rilasciato oggi la versione 1.0 dell'Intel® Quantum Software Development Kit (SDK). Si tratta di una simulazione di un computer quantistico completo in grado di interfacciarsi anche con l'hardware quantistico di Intel, incluso il chip di controllo Horse Ridge II e il chip qubit spin quantistico quando sarà disponibile quest'anno. Il kit consente agli sviluppatori di programmare algoritmi quantistici in simulazione e presenta un'interfaccia di programmazione di uso intuitivo, scritta in C++ utilizzando un compilatore del compilatore di macchine virtuali di basso livello (LLVM) standard. In questo modo l'SDK di Intel offre un interfacciamento senza soluzione di continuità con le applicazioni C/C++ e Python, rendendolo più versatile e personalizzabile.

"L’SDK quantistico di Intel aiuta i programmatori a prepararsi per i futuri computer quantistici su scala commerciale. Non solo aiuterà gli sviluppatori a imparare come creare algoritmi quantistici e applicazioni in simulazione, ma farà anche avanzare il settore creando una comunità di sviluppatori in grado di accelerare lo sviluppo di applicazioni, in vista della disponibilità sui mercati dell'hardware quantistico di Intel."

–Anne Matsuura, Director of Quantum Applications & Architecture, Intel Labs

A proposito di Intel Quantum SDK 1.0: la versione 1.0 dell’SDK comprende un'interfaccia di programmazione basata su C++ di uso intuitivo che fornisce un linguaggio di programmazione familiare agli sviluppatori informatici classici, consentendo loro di collaborare con gli sviluppatori quantistici. Il kit include anche un ambiente runtime quantistico ottimizzato per l'esecuzione di di algoritmi ibridi quantistico-classici. Gli sviluppatori possono scegliere tra due backend di destinazione per la simulazione dei qubit optando per rappresentare un numero maggiore di qubit generici oppure l’hardware di Intel.

Il primo backend è un simulatore di qubit generico open source ad alte prestazioni, Intel Quantum Simulator (IQS). IQS ha un backend capace di 32 qubit su un singolo nodo e più di 40 qubit su molteplici nodi Il secondo è un back-end di destinazione che simula l'hardware Intel quantum dot qubit e consente la simulazione di modelli compatti di spin qubit Intel in silicio. I qubit di Intel sfruttano le competenze dell'azienda nella produzione di transistor al silicio per costruire un computer quantistico su grande scala.

Con l'SDK, gli utenti possono sviluppare piccoli carichi di lavoro per determinare quali funzionalità richiede l'architettura di sistema del computer quantistico per eseguire algoritmi in modo efficiente e preciso sui qubit. Inoltre, Intel sta utilizzando l'SDK internamente per co-progettare hardware e software quantistici in tandem, accelerando lo sviluppo del sistema.

L'SDK è una piattaforma personalizzabile ed estensibile che offre maggiore flessibilità durante lo sviluppo di applicazioni quantistiche. Offre inoltre la possibilità di confrontare i file del compilatore, una funzionalità standard nello sviluppo informatico classico, per discernere il livello di ottimizzazione di un algoritmo nel compilatore. Consente agli utenti di vedere il codice sorgente e ottenere livelli di astrazione inferiori, raccogliendo informazioni su come un sistema archivia i dati.

Altre caratteristiche comprendono:

  • Codice scritto secondo schemi familiari: Intel haampliato lo standard di settore LLVM con estensioni quantistiche e ha sviluppato un ambiente runtime modificato per il calcolo quantistico, mentre l'IQS fornisce una simulazione del vettore di stato di un computer quantistico universale.
  • Esecuzione efficiente di flussi di lavoro ibridi classici-quantistici: le estensioni del compilatore consentono agli sviluppatori di integrare i risultati degli algoritmi quantistici nel loro progetto C++, aprendo a cicli di feedback necessari per algoritmi ibridi quantistico-classici come l'algoritmo di ottimizzazione quantistica approssimata (QAOA) e il quantum variational eigen-solver (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 più di 40 su molteplici nodi.

 

La creazione di un ecosistema quantistico: Intel è impegnata nel progresso del calcolo quantistico e sta lavorando per creare una comunità di sviluppatori Come punto di partenza per questo sforzo, Intel ha sovvenzionato cinque università per sviluppare curriculum di corsi quantistici da condividere con altre università e diffonderne l'uso in tutto il mondo accademico: la University of Pennsylvania, la Technische Hochschule Deggendorf, la Keio University, la Ohio State University e la Pennsylvania State University.

La Technische Hochschule Deggendorf di Monaco di Baviera utilizza l’SDK per analizzare un problema di fluidodinamica particolarmente importate per l’aerodinamica e l’idrodinamica. Nel gennaio 2023, Intel ha ospitato una Intel Quantum Computing Challenge presso il Deggendorf Institute of Technology. I partecipanti hanno esplorato casi di utilizzo quantistico utilizzando la versione beta di Intel Quantum SDK, incluso il denoising delle immagini e la generazione di immagini realistiche, oltre alla risoluzione di problemi di ricerca non strutturati. Leidos, un altro beta tester, sta esplorando applicazioni quali il machine learning quantistico, la simulazione di materiali e problemi di astrofisica come il teletrasporto quantistico, i buchi neri e i wormhole.

Di seguito alcune testimonianze di beta tester:

University of Pennsylvania: "Intel Quantum SDK è facile da avviare e poiché tutto è nel cloud, tutto ciò di cui ho bisogno è un client shell sicuro e il simulatore genererà report molto dettagliati in modo da analizzare ed eseguire il debug dei kernel che scrivo", ha dichiarato Gushu Li, assistant professor presso il Computer and Information Science Department.

Deggendorf Institute of Technology: "Intel Quantum SDK è un punto di svolta nel campo dello sviluppo quantistico perché consente prontamente allo sviluppatore di operare a un livello più vicino all'hardware per un migliore utilizzo delle risorse", ha dichiarato Yaknan John Gambo, dottorando.

Penn State University: “Intel Quantum SDK offre una modalità unica di applicare le mie conoscenze di C al mondo quantistico", ha dichiarato Jeremie Pope, studente del Dipartimento di ingegneria informatica. "Mi ha aiutato ad adottare la programmazione quantistica come se fosse un linguaggio classico."

Leidos Innovation Center: "Leidos ha apprezzato la versatilità della simulazione indipendente dall'hardware per lo sviluppo del software e l'analisi comparativa", ha dichiarato Elizabeth Iwasawa, Ph.D., quantum technology lead and research scientist presso il Leidos Innovation Center. "Anche con la versione beta abbiamo esplorato una grande varietà di temi di ricerca, dalla modellazione dei materiali al machine learning quantistico, fino alla ricerca teorica nei doppi stati dei campi termici".

Prossimi sviluppi: Intel Quantum SDK 1.0 è ora disponibile su OneAPI Intel Dev Cloud. Intel prevede di rilasciare nuove versioni dell’SDK con ulteriori funzionalità nel corso dell’anno. Inoltre l’SDK si integrerà senza soluzione di continuità con l’hardware quantistico di Intel. Ulteriori informazioni sull’esclusivo approccio di Intel al calcolo quantistico sono disponibili sul backgrounder di Computing quantistico di Intel.

Altro contesto:Intel Labs (Intel.com) | Intel Quantum Computing (Intel.com) | Intel Labs (Kit stampa)