Atos przedstawia Q-score, jedyny uniwersalny system mierzenia wydajności oraz skuteczności kwantowej

Atos prezentuje “Q-score”, pierwszą uniwersalną miarę kwantową mającą zastosowanie pośród wszystkich programowalnych procesorów kwantowych. Atos’ Q-score mierzy skuteczność systemu kwantowego w rozwiązywaniu rzeczywistych problemów, z którymi nie mogą sobie poradzić tradycyjne komputery, zamiast pomiaru teoretycznej wydajności. Q-score odzwierciedla podejście Atos w kwestii dostarczania szybkich i konkretnych korzyści z obliczeń kwantowych. W ciągu ostatnich pięciu lat Atos stał się pionierem we wdrożeniach kwantowych poprzez udział w partnerstwach branżowych i akademickich, finansowanie projektów, a także współpracę z sektorem przemysłowym w celu opracowania use-cases’ów, które mogą zostać przyspieszone przez obliczenia kwantowe.

„Pojawienie się ogromnej liczby technologii przetwarzania oraz technik programistycznych spowodowało, że organizacje chcące zainwestować w obliczenia kwantowe potrzebują wiarygodnych wskaźników, które pomogą im wybrać najbardziej wydajne rozwiązania. Q-score jest niezależną od sprzętu, obiektywną, prostą i wiarygodną miarą, na której można polegać” – powiedział Elie Girard, prezes Grupy Atos. „Od czasu uruchomienia Atos Quantum w 2016r., pierwszego programu przemysłowego komputerów kwantowych w Europie, nasz cel pozostał ten sam: chcemy przyspieszyć rozwój zastosowań przemysłowych i badawczych oraz przygotować grunt dla maksymalnej skuteczności kwantowej”.

Co mierzy Q-score?

Obecnie liczba kubitów (jednostka kwantowa) jest najczęściej stosowaną wartością przy ocenie wydajności systemu kwantowego. Jednakże kubity są zmienne i bardzo różnią się jakością (m.in. szybkością, stabilnością, łącznością itd.) w zależności od technologii kwantowej (m.in. nadprzewodnictwem, uwięzionymi jonami, silikonem i fotoniką) – to wszystko czyni je niedoskonałym punktem odniesienia. Koncentrując się na umiejętności rozwiązywania dobrze znanych problemów optymalizacji kombinatorycznej, Atos Q-score zapewni ośrodkom badawczym, uniwersytetom, przedsiębiorstwom i liderom technologicznym jasne, wiarygodne, obiektywne i porównywalne wyniki podczas rozwiązywania rzeczywistych problemów optymalizacyjnych.

Q-score mierzy rzeczywistą wydajność procesorów kwantowych podczas rozwiązywania problemu optymalizacyjnych, właściwą dla przewidywanej epoki obliczeń kwantowych (NISQ – Noisy Intermediate Scale Quantum). Aby zapewnić ramy odniesienia do porównywania wyników wydajności i zachowania jednolitości, Q-score opiera się na standardowym problemie optymalizacji kombinatorycznej, takim samym dla wszystkich ocen (problem Max-Cut, podobny do TSP – Travelling Salesman Problem, patrz poniżej). Wynik jest obliczany na podstawie maksymalnej liczby zmiennych w ramach takiego problemu, które technologia kwantowa może zoptymalizować (np.: 23 zmienne = 23 Q-score lub Qs).

Atos będzie corocznie aktualizował listy najpotężniejszych procesorów kwantowych na świecie w oparciu o rozwiązanie Q-score. Pierwszy raport, który ma się ukazać w 2021 roku, będzie zawierał aktualne samooceny dostarczone przez producentów.

Oparty na pakiecie oprogramowania o otwartym dostępie, Q-score jest zbudowany na 3 filarach:

• Zorientowany na aplikacje: Q-score to jedyny system metryczny oparty na dostępnych w najbliższym czasie algorytmach kwantowych, mierzący zdolność systemu kwantowego do rozwiązywania praktycznych problemów operacyjnych;
• Dostępność i prostota użycia: uniwersalne i bezpłatne system Q-score korzysta z neutralnego technologicznie podejścia firmy Atos. Pakiet oprogramowania (włącznie z narzędziami i metodologią) nie wymaga dużej mocy obliczeniowej do uzyskania żądanych wyników;
• Obiektywizm i niezawodność: Atos łączy podejście niezależności od sprzętu i technologii z szeroką wiedzą w zakresie projektowania i optymalizacji algorytmów, zdobytą we współpracy z głównymi klientami branżowymi i liderami technologicznymi w obszarze obliczeń kwantowych. Metodologia zastosowana przy budowie Q-score zostanie opublikowana i przygotowana do oceny.

Bezpłatny zestaw oprogramowania, który umożliwia uruchomienie Q-score na dowolnym procesorze, będzie dostępny w pierwszym kwartale 2021 roku. Atos zachęca wszystkich producentów do uruchamiania Q-score na ich technologii oraz publikacji wyników.

Dzięki zaawansowanym możliwościom symulacji kubitów w Atos Quantum Learning Machine (Atos QLM), potężnym symulatorze kwantowym, Atos jest w stanie obliczyć szacunki Q-score dla różnych platform. Oszacowania te uwzględniają cechy podawane do wiadomości publicznej przez producentów. Wyniki mieszczą się w zakresie ok. 15 Qs, ale postęp jest szybki: z szacunkową średnią Q-score datowaną na rok temu w obszarze 10 Qs i prognozowaną średnią Q-score datowaną na rok od teraz powyżej 20 Qs.

Q-score zweryfikowała Rada Atos Quantum Advisory, grupę międzynarodowych ekspertów, matematyków i fizyków, która zebrała się 4 grudnia 2020 r.

 

Zrozumienie Q-score za pomocą problemu podróżującego sprzedawcy – Travelling Salesman Problem (TSP)

Obecnie najbardziej obiecującym zastosowaniem obliczeń kwantowych jest rozwiązywanie dużych problemów optymalizacji kombinatorycznej. Przykładami takich problemów są słynny problem TSP i mniej znany, ale równie ważny, problem Max-Cut.

Problem: podróżny musi odwiedzić pewną liczbę miast (N) w ramach podróży służbowej, w której znane są odległości między wszystkimi miastami, a każde miasto należy odwiedzić tylko raz. Jaka jest absolutnie najkrótsza możliwa trasa, aby odwiedził każde miasto dokładnie raz i wrócić do miasta początkowego?

Prosty z wyglądu problem staje się dość złożony, jeśli chodzi o udzielenie ostatecznej, dokładnej odpowiedzi, biorąc pod uwagę rosnącą liczbę zmiennych N (liczba miast). Max-Cut to problem bardziej ogólny, z szerokim zakresem zastosowań, na przykład w optymalizacji płytek elektronicznych lub w pozycjonowaniu anten 5G.

Q-score ocenia zdolność procesora kwantowego do rozwiązywania tych kombinatorycznych problemów.

Q-score, Wydajność Kwantowa i Przewaga Kwantowa

Podczas, gdy mające pojawić się w najbliższej przyszłości (tzw. exascale) najpotężniejsze komputery o wysokiej wydajności (HPC) osiągną wynik Q-score bliski 60, dziś szacujemy (zgodnie z publicznymi danymi), że najlepszą jednostką przetwarzania kwantowego (QPU) daje Q-score wynoszący ok. 15 Qs. W związku z ostatnimi postępami spodziewamy się, że wydajność kwantowa osiągnie Q-score powyżej 20 Q w nadchodzącym roku.

Q-score można mierzyć dla QPU z więcej niż 200 kubitami – dlatego pozostanie doskonałym odniesieniem do metryk do identyfikacji i pomiaru skuteczności kwantowej, definiowanej jako zdolność technologii kwantowych do rozwiązania problemu optymalizacji, którego klasyczne technologie nie są w stanie rozwiązać w tym samym momencie.

Q-score mierzy zdolność procesora kwantowego do rozwiązywania problemów kombinatorycznych.

 

Zaangażowanie firmy Atos w rozwój przemysłowych zastosowań obliczeń kwantowych

Rok 2020 stanowi punkt zwrotny w wyścigu kwantowym, w którym zidentyfikowano pierwsze rzeczywiste problemy lub zastosowania, których nie można rozwiązać w świecie klasycznym, ale można je rozwiązać w świecie kwantowym. Podobnie jak w przypadku każdej przełomowej technologii, przewidzenie powiązań aplikacji (a także niezbędnych ograniczeń etycznych) jest ważnym krokiem na ścieżce “przekonania-adaptacji-osiągnięcia sukcesu” – właśnie w tym miejscu Atos widzi swoją główną rolę.

Wykorzystując Atos QLM i unikalną wiedzę Atos w zakresie opracowywania algorytmów, Grupa koordynuje europejski projekt NEASQC – NExt ApplicationS of Quantum Computing, jeden z najbardziej ambitnych projektów, który ma na celu poprawę krótkoterminowych zastosowań kwantowych i wykazanie skuteczności kwantowej. Projekt NEASQC zrzesza naukowców i producentów motywowanych kwantowym przyspieszeniem ich zastosowań biznesowych. Aplikacje te będą dodatkowo wspierane przez wydanie w 2023 roku pierwszego akceleratora Atos NISQ, integrującego kubity w architekturze HPC – High Performance Computing.

Poniżej znajduje się kilka przykładów aplikacji partnerów przemysłowych NEASQC, które można przyspieszyć dzięki obliczeniom kwantowym:

• Wychwytywanie dwutlenku węgla za pomocą Total: badanie wychwytywania CO2 w celu dostarczenia naukowcom informacji na temat interakcji między cząsteczkami w celu zrozumienia, symulacji i optymalizacji adsorpcji (wychwytywanie węgla);
• Inteligentne ładowanie za pomocą EDF: optymalizacja natężenia samochodów elektrycznych na stacjach szybkiego ładowania, w celu uniknięcia kolejek oraz zaoszczędzenia czasu i pieniędzy, w przypadku dużych platform;
• Quantum Monte-Carlo z HSBC: opracowanie wydajnych algorytmów, które mogłyby zastąpić lub przedefiniować techniki Monte-Carlo dla komputerów kwantowych w najbliższej przyszłości, tym samym znacząco zwiększając efektywność wyceny instrumentów pochodnych lub modeli zarządzania ryzykiem;
• System oparty na Quantum Rule z CESGA: budowanie systemu opartego na regułach kwantowych, który rozwiązuje konkretny problem zawierający ogromną ilość danych i reguł w celu diagnozowania i leczenia określonego typu raka piersi, znanego jako inwazyjny rak przewodowy.

Aby dowiedzieć się więcej o projekcie NEASQC i powyższych inicjatyw (a także innych), wejdź tutaj

Bob Sorensen, Senior Vice President of Research, Chief Analyst for Quantum Computing at Hyperion Research, LLC, skomentował: „Wykorzystując swoją powszechnie uznaną wiedzę specjalistyczną w zakresie superkomputerów, Atos pracuje nad dostarczeniem użytkownikom komputerów kwantowych szybkich i rzeczywistych korzyści obliczeniowych w różnych aplikacjach w ramach programu badawczo-rozwojowego „Atos Quantum”, którego celem jest dostarczenie w bliskiej przyszłości wyników za pomocą hybrydowego podejścia do superkomputerów kwantowych. Wprowadzenie Q-score to kluczowy innowacyjny krok, który umożliwia środowisku komputerów kwantowych lepsze oszacowanie zysków skupiając się na rzeczywistych use-cases’ach”.

W piątek 4 grudnia 2020 r., Grupa zorganizowała telekonferencję prasową pod przewodnictwem Elie Girarda (Prezesa Grupy) oraz Cyrila Allouche (Fellow,Head of Atos Quantum R&D Program), w celu zaprezentowania rozwiązania Q-score i odpowiedzenia na pytania prasy. Obecni będą członkowie Rady Atos Quantum Advisory. Po konferencji będzie dostępna nagranie transmisji internetowej, a obejrzeć ją można po uprzedniej rejestracji na: https://quantum-press-conference-atos.aio-events.com/105/participation_form

Członkowie Rady Atos Quantum Advisory to:

– Alain Aspect, Professor at the Institut d’Optique Graduate School and Ecole Polytechnique, Université Paris-Saclay;
– David DiVincenzo, Alexander von Humboldt Professor, Director of the Institute for Quantum Information at RWTH Aachen University, Director of the Institute for Theoretical Nanoelectronics at the Juelich Research Center;
– Artur Ekert, Professor of Quantum Physics at the Mathematical Institute, University of Oxford and Head of Centre for Quantum Technologies of Singapore;
– Daniel Esteve, Research Director, CEA Saclay, Head of Quantronics;
– Serge Haroche, Professor emeritus at the Collège de France, Nobel laureate in Physics

Aby dowiedzieć się więcej o Q-score, wejdź tutaj

 

 

 

###

O Atos

Atos to światowy lider w obszarze transformacji cyfrowej, zatrudniający ponad 110 000 pracowników w 73 krajach i osiągający roczne przychody w wysokości 12 mld euro. Grupa Atos to europejski gracz nr 1 w takich obszarach jak Cloud, cyberbezpieczeństwo i wysokowydajne superkomputery, zapewniający kompleksowe rozwiązania w zakresie hybrydowej chmury obliczeniowej, Big Data, krytycznych aplikacji biznesowych i cyfrowego miejsca pracy. Grupa jest światowym partnerem IT dla Igrzysk Olimpijskich i Paraolimpijskich, działając pod markami Atos, Atos|Syntel i Unify. Atos SE (Societas Europaea) to spółka notowana na giełdzie papierów wartościowych CAC40 w Paryżu.

Misją Atos jest pomoc w projektowaniu przestrzeni informatycznej przyszłości. Wiedza specjalistyczna i usługi dostarczane przez zespół Atos wspierają rozwój wiedzy i edukacji, a także wielokulturowe i pluralistyczne podejście do badań, które przyczyniają się do osiągania doskonałości naukowej i technologicznej. Na całym świecie Grupa umożliwia swoim klientom, pracownikom i współpracownikom, a także członkom wielu społeczności, życie, pracę i zrównoważony rozwój w bezpiecznej przestrzeni informatycznej.

W Polsce Atos działa od 2000 roku. W ramach grupy w lokalizacjach w Bydgoszczy, Warszawie, Wrocławiu, Gdańsku, Łodzi, Krakowie i Rzeszowie pracuje blisko 7 000 osób.

Po więcej informacji zapraszamy na:
linkedin.com/company/atospolska/
facebook.com/atos.polska

Kontakt dla mediów
Miron Niewiadomski
Head of Marketing & Communications
tel: +48 604 907 399
miron.niewiadomski@atos.net