INSAIT с научен пробив на световно ниво в областта на квантовите изчисления
Разработеният в България квантов симулатор постави рекорд по ефикасност и драстично изпреварва продукти на IBM и Microsoft по производителност
Изследователи от INSAIT – Институтът за компютърни науки, изкуствен интелект и технологии към Софийския университет, в сътрудничество с ETH Zurich (Швейцария), разработиха qblaze – софтуер, който постига нов връх в симулацията на квантови изчисления на световно ниво. Това е важна стъпка за напредъка на квантовите технологии, които се смятат за бъдещето на изчислителната техника.
Симулаторът qblaze поставя нов рекорд за най-голямото число, разлагано на делители чрез алгоритъма на Шор от симулатор на универсални квантови изчисления. Числото е 549,755,813,701 и е дълго 39 бита в двоичен запис. Това изравнява резултат, постигнат досега единствено от симулатор специализиран единствено за алгоритъма на Шор, работещ върху 2048 графични процесора (GPU). Разликата е, че qblaze прави това с 2 централни процесора (CPU) – нещо, което досега изглеждаше невъзможно. С други думи, qblaze успява да се справи със свръх сложна изчислителна задача използвайки един сървърен компютър, докато за това досега е бил необходим цял суперкомпютър с над 1000 пъти повече изчислителна мощ. Интересно е и, че въпреки напредъка през последните години, най-голямото число разлагано с Шор на действителен квантов компютър е 21, докато симулаторите засега са значително по-ефективни. Квантовите симулатори играят ключова роля в развитието на квантовите технологии, защото позволяват на учените да изпробват и усъвършенстват квантови алгоритми. Така те се превръщат в незаменим инструмент за изследвания, ускоряващи настъпването на реалната квантова ера.
Експериментите показват, че qblaze е и значително по-бърз от съществуващите индустриални симулатори, включително най-популярните в световен мащаб Qiskit Aer на IBM и симулатора на Q# от Microsoft. В някои случаи, като например при алгоритмите на Шор и Гроувър, qblaze е над 2 000 пъти по-бърз от тях. Тази ефикасност се дължи на нови структури от данни и алгоритми за паралелна обработка на разредени вектори, разработени от учените.
Разработката вече е оценена от експерти в областта и ще бъде представена на една от най-престижните международни конференции по компютърни науки — ACM OOPSLA 2025 — която се провежда тази седмица в Сингапур. На събитието се допускат за участие ограничен кръг от изследователи от целия свят. Поканата към българска институция е пореден значителен успех за INSAIT, който категорично позиционира България на световната карта на научните иновации в областта на квантовите компютри.
Qblaze е напълно отворен и свободно достъпен проект с лесен за използване интерфейс. Така учени и инженери от цял свят могат веднага да се възползват от скоростта на qblaze в своите изследвания и разработки в областта на квантовите технологии. Редица изследователи посочват, че квантовите технологии са в основата на бъдещето — от нови лекарства и материали до по-сигурна комуникация.
Проектът qblaze е разработен от изследователи от INSAIT и ETH Zurich, в състав: Христо Венев, д-р Димитър Димитров, д-р Тимон Гер, проф. Мартин Вечев и Тиен Удомсрирангруанг (бивш стажант в лятната програма SURF на INSAIT).