Fujitsu выпустила Open Quantum Application Research Package как open source для ускорения разработки квантовых приложений

Fujitsu выпустила в открытый доступ платформу для разработки квантовых приложений Open Quantum Application Research Package и открыла исходный код

Fujitsu Limited объявила о глобальном открытии исходного кода своего программного комплекса для разработки квантовых приложений Open Quantum Application Research Package (кодовое имя OpenQARP). Пакет включает более ста программных компонентов, среди которых — разработанные Fujitsu квантовые алгоритмы, собранные в модульные блоки, что позволяет значительно упростить и ускорить создание квантовых приложений.

По информации компании, OpenQARP поставляет более семидесяти составных блоков — от подготовки состояний и слоёв ansatz до квантового быстрого преобразования — и свыше двадцати готовых алгоритмов, собранных из этих блоков. Среди готовых решений названы, в частности, Subspace-Search Variational Quantum Eigensolver для устройств класса Noisy Intermediate-Scale Quantum и варианты квантовой оценки фаз для систем с коррекцией ошибок.

Пользователи могут комбинировать компоненты в соответствии со своими задачами, что уменьшает объём программной реализации и позволяет исследователям сосредоточиться на проверке алгоритмов и их прикладных сценариев. Fujitsu подчёркивает, что использование модульного подхода уже сократило объём кода в собственных исследованиях. Например, при разработке прикладного решения для квантовой химии и вычисления электронных состояний молекул реализация процесса с применением алгоритма ADAPT‑VQE требовала порядка ста тридцати строк Python‑кода; при использовании компонентов OpenQARP эта реализация зайняла менее сорока строк. Такой эффект компании представляется ключевым для снижения барьеров внедрения квантовых алгоритмов.

В состав OpenQARP также включены продвинутые алгоритмы, разработанные Fujitsu. Среди них упомянут Unitary pair Coupled Cluster Doubles, использующий результаты предварительных вычислений на классических компьютерах для уменьшения глубины квантовых схем при подготовке начального состояния в задачах квантовой химии, а также Density of States Quantum Phase Estimation, облегчающий подготовку сложных входных состояний для квантовой оценки фаз и позволяющий эффективно получать сведения о спектре энергий.

Программный пакет ориентирован на работу в разных вычислительных средах. OpenQARP можно установить и использовать на обычных ПК с поддержкой Python. Через сборку из исходников пакет может интегрироваться с платформой NVIDIA CUDA‑Q в качестве бэкенда, что обеспечивает выполнение квантовых схем в GPU‑ускоренных средах. Кроме того, пакет совместим с квантовым симулятором Fujitsu на базе суперкомпьютерной инфраструктуры: 40‑кубитный симулятор реализован на кластере, собранном из большого числа узлов PRIMEHPC FX700 с процессорами A64FX.

Эта суперкомпьютерная среда уже была предоставлена более чем восьмидесяти организациям в рамках инициативы «Quantum Simulator Challenge», и предварительная бета‑версия OpenQARP использовалась для выполнения различных квантовых вычислений в ходе совместных исследований и соревнований. Fujitsu также планирует последовательно добавить поддержку симуляционных сред на основе исследуемой ею архитектуры STAR.

Fujitsu заявляет, что цель публичного релиза — ускорить практическое внедрение квантового программного обеспечения и способствовать использованию квантовой технологии для решения общественно значимых задач в таких областях, как разработка материалов, финансовая оптимизация, здравоохранение и поиск лекарств. В компании отмечают, что для перехода от экспериментальной науки к практическим приложениям критически важно, чтобы передовые алгоритмы были широко переиспользуемы, а не создавались «с нуля» под каждую отдельную задачу.

Публикуя OpenQARP под лицензией Apache License 2.0, Fujitsu рассчитывает расширить доступность универсальных алгоритмических блоков для исследователей и разработчиков в академии и индустрии. Ранее Fujitsu предоставляла бета‑версию пакета более чем восьмидесяти организациям в формате совместных исследований и через конкурс «Quantum Simulator Challenge», в результате чего пакет уже применялся для получения ряда научно‑исследовательских и прикладных результатов в области квантовых приложений.

Компания намерена продолжать продвижение OpenQARP не только в квантовом сообществе, но и в различных отраслевых секторах с целью ускорения разработки широкого спектра квантовых приложений. В релизе Fujitsu также процитирована позиция представителя NVIDIA: по словам директора направления квантовых продуктов NVIDIA, наличие открытых инструментов и ресурсов, а также доступ к GPU‑ускорению являются важными факторами на пути к полезным квантовым вычислениям, и интеграция CUDA‑Q в OpenQARP демонстрирует, как открытые инструменты с поддержкой ускорения помогают разработчикам масштабировать и внедрять квантовые решения.

Официальное название продукта подтверждено как Open Quantum Application Research Package (OpenQARP, кодовое имя). Исходные коды и документация доступны в репозитории проекта на GitHub; пакет распространяется под лицензией Apache License, Version 2.0. Fujitsu продолжит развивать пакет и расширять поддержку сред выполнения, одновременно продвигая переиспользуемые алгоритмические компоненты как основу для ускоренного развития прикладных квантовых решений в науке и промышленности.