Alphabet перепрофилирует TPU Google для моделирования квантовых вычислений

Источник · Перевод автора

Sandbox at Alphabet, вторая скрытная группа разработчиков программного обеспечения Alphabet, материнской компании Google, планирует запустить набор API под названием Floq, который позволит разработчикам использовать блоки тензорной обработки (TPU) для моделирования рабочих нагрузок квантовых вычислений. Объявление, сделанное во время февральской прямой трансляции, которая привлекла мало внимания широкой общественности, намекает на потенциал оборудования, изначально разработанного для приложений ИИ, для расширения в квантовую сферу.

Эксперты считают, что квантовые вычисления, которые на высоком уровне влекут за собой использование квантово-механических явлений, таких как суперпозиция и запутанность, для выполнения вычислений, могут однажды ускорить рабочие нагрузки ИИ по сравнению с классическими компьютерами. Научные открытия, сделанные в этой области, могут преобразовать хранение энергии, химическую инженерию, открытие лекарств, оптимизацию финансового портфеля, машинное обучение и многое другое, что приведет к созданию новых бизнес-приложений. Emergen Research ожидает, что к 2027 году глобальный рынок квантовых вычислений для предприятий достигнет 3,9 миллиарда долларов.

По словам ученого-исследователя Sandbox в Alphabet Гийома Вердона, Floq, который первоначально будет доступен в альфа-версии для 50 команд в рамках открытого хакатона QHack, будет предлагать API-интерфейс симулятора, который использует «передовой край» вычислений искусственного интеллекта для экспериментов. Команда Sandbox в Alphabet перепрофилировала TPU, микросхемы, разработанные Google специально для обучения ИИ и вывода, для ускорения моделирования в облаке, чтобы разработчики могли использовать внешние интерфейсы, такие как TensorFlow Quantum и PennyLane, для создания квантовых моделей и удаленного запуска их на Floq.

TPU от Google имеют жидкостное охлаждение и предназначены для установки в серверные стойки; предоставлять до 100 петафлопс вычислений; и работают с продуктами Google, такими как Google Search, Google Фото, Google Translate, Google Assistant, Gmail и API Google Cloud AI. Google анонсировал третье поколение в 2018 году на своей ежегодной конференции разработчиков ввода-вывода и сегодня утром объявил о преемнике, который находится в стадии исследования.

Вердон говорит, что симуляторы Floq, получившие название Floq Units, работают от 10 до 100 раз быстрее, чем современные симуляторы, ускоренные графическими процессорами, по сравнению с точки зрения времени выполнения. Более того, по квантовому объему – максимальному размеру квадратных квантовых схем, которые могут быть успешно реализованы машиной – Floq в настоящее время превышает 4 миллиарда, а в будущем достигнет триллионов. Проще говоря, квантовые схемы – это последовательность матричных математических операций, выполняемых над кубитами, квантовая версия бита.

«Команда экспериментирует с тем, как использовать Floq для физики, машинного обучения – всевозможных классных приложений», – сказал Вердон. «И мы разработали нашу собственную библиотеку с открытым исходным кодом для тензорных сетей, которая работает на TPU… [удивительно], насколько хороши микросхемы для квантового моделирования. Похоже, они были созданы для этой задачи».

При более широком запуске Floq дополнит Cirq, сервис Google, который предоставляет разработчикам доступ к его аппаратному обеспечению для квантовых вычислений. И он будет конкурировать с рядом других квантовых симуляторов, уже доступных на рынке, включая сервис в составе пакета IBM Quantum Experience и симуляторы от Intel, Amazon и Microsoft.

Но то, что Floq полагается на TPU, кажется, выделяет его среди остальных – по крайней мере, с точки зрения производительности.