Dopo aver lanciato la sua versione beta nel settembre 2022, Intel ha rilasciato la versione 1.0 dell’Intel Quantum Software Development Kit (SDK).
L’SDK è un computer quantistico completo in simulazione che può anche interfacciarsi con l’hardware quantistico di Intel, incluso il chip di controllo Horse Ridge II di Intel e il chip qubit spin quantistico di Intel quando sarà disponibile quest’anno. Il kit consente agli sviluppatori di programmare algoritmi quantistici in simulazione e presenta un’interfaccia di programmazione intuitiva scritta in C++ utilizzando una toolchain del compilatore di macchine virtuali di basso livello (LLVM) standard del settore. Di conseguenza, l’SDK di Intel offre un’interfaccia senza soluzione di continuità con le applicazioni C/C++ e Python, rendendolo più versatile e personalizzabile.
Anne Matsuura, direttore di Quantum Applications & Architecture, Intel Labs, ha dichiarato: “Intel Quantum SDK aiuta i programmatori a prepararsi per i futuri computer quantistici commerciali su larga scala. Non solo aiuterà gli sviluppatori a imparare come creare algoritmi e applicazioni quantistici nella simulazione, ma farà anche avanzare il settore creando una comunità di sviluppatori che accelererà lo sviluppo delle applicazioni, in modo che siano pronti quando l’hardware quantistico di Intel sarà disponibile”.
La versione 1.0 dell’SDK include un’interfaccia di programmazione intuitiva basata su C++, che fornisce un linguaggio di programmazione familiare agli sviluppatori informatici classici, consentendo la collaborazione tra loro e gli sviluppatori quantistici. Il kit include anche un ambiente di runtime quantistico ottimizzato per l’esecuzione di algoritmi ibridi quanto-classici. Gli sviluppatori possono scegliere tra due backend di destinazione per la simulazione dei qubit per rappresentare un numero maggiore di qubit generici o hardware 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 più 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 in silicio Intel. I qubit di Intel sfruttano l’esperienza dell’azienda nella produzione di transistor al silicio per costruire un computer quantistico su larga scala.
Con l’SDK, gli utenti possono sviluppare piccoli carichi di lavoro per determinare quali funzionalità sono necessarie dall’architettura di sistema del computer quantistico per eseguire algoritmi in modo efficiente e preciso sui qubit. Inoltre, Intel utilizza l’SDK internamente per co-progettare hardware e software quantistico in tandem, accelerando lo sviluppo del sistema.
L’SDK è una piattaforma personalizzabile ed espandibile che offre una maggiore flessibilità durante lo sviluppo di applicazioni quantistiche. Fornisce inoltre agli utenti la possibilità di confrontare i file del compilatore, una funzionalità standard nello sviluppo informatico classico, per discernere quanto bene un algoritmo è ottimizzato nel compilatore. Consente agli utenti di vedere il codice sorgente e ottenere livelli di astrazione inferiori, ottenendo informazioni su come un sistema memorizza i dati.
Le funzionalità aggiuntive includono:
Codice in schemi familiari: Intel ha esteso l’LLVM standard del settore con estensioni quantistiche e ha sviluppato un ambiente di runtime quantistico modificato per il calcolo quantistico, e l’IQS fornisce una simulazione del vettore di stato di un computer quantistico universale.
Esecuzione efficiente di flussi di lavoro ibridi classico-quantistico: le estensioni del compilatore consentono agli sviluppatori di integrare i risultati degli algoritmi quantistici nel loro progetto C++, aprendo la porta ai circuiti di feedback necessari per algoritmi ibridi quantistici-classici come l’algoritmo di ottimizzazione quantistica approssimata (QAOA) e quantistico autosolutore variazionale (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 più nodi.
Intel afferma di essere impegnata a far progredire il campo del calcolo quantistico e sta lavorando per creare una comunità di sviluppatori. Come punto di partenza per questo sforzo, Intel ha fornito sovvenzioni a cinque università per sviluppare curricula di corsi quantistici da condividere con altre università e diffonderne l’uso in tutto il mondo accademico: l’Università della Pennsylvania, Technische Hochschule Deggendorf, Keio University, The Ohio State University e Pennsylvania Università Statale.
Il Deggendorf Institute of Technology di Monaco, in Germania, sta utilizzando l’SDK per esplorare un problema di dinamica dei fluidi importante per l’aerodinamica e l’idrodinamica. Nel gennaio 2023, Intel ha ospitato una Intel Quantum Computing Challenge presso il Deggendorf Institute of Technology. Gli invii hanno esplorato casi d’uso quantistici utilizzando la versione beta di Intel Quantum SDK, incluso il denoising delle immagini e la generazione di immagini realistiche e la risoluzione di problemi di ricerca non strutturati. Leidos, un altro utente beta, sta esplorando applicazioni come l’apprendimento automatico quantistico, la simulazione di materiali e problemi di astrofisica come il teletrasporto quantistico, i buchi neri e i wormhole.
Gushu Li, assistente professore, Computer and Information Science Department, University of Pennsylvania, ha dichiarato: “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 molto rapporti dettagliati in modo da poter analizzare ed eseguire il debug dei kernel che scrivo.
Yaknan John Gambo, studente laureato, Deggendorf Institute of Technology: “Intel Quantum SDK è un punto di svolta nello spazio di sviluppo quantistico perché consente prontamente allo sviluppatore di operare a un livello più vicino all’hardware per un migliore utilizzo delle risorse”.
Intel Quantum SDK 1.0 è ora disponibile su OneAPI Intel Dev Cloud. In futuro, Intel prevede di rilasciare nuove versioni dell’SDK con funzionalità aggiuntive e integrerà perfettamente l’SDK con l’hardware quantistico di Intel. Per saperne di più sull’approccio unico di Intel al calcolo quantistico, leggi il background del calcolo quantistico di Intel.
