{"id":93699,"date":"2023-01-16T09:59:33","date_gmt":"2023-01-16T09:59:33","guid":{"rendered":"http:\/\/prod.novarion.systems\/unkategorisiert\/ein-quantenvorteil-ohne-quantengeraete-ja-sagt-terra-quantum\/"},"modified":"2023-01-25T13:02:36","modified_gmt":"2023-01-25T13:02:36","slug":"ein-quantenvorteil-ohne-quantengeraete-ja-sagt-terra-quantum","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.novarion.systems\/de\/unkategorisiert\/ein-quantenvorteil-ohne-quantengeraete-ja-sagt-terra-quantum\/","title":{"rendered":"Ein Quantenvorteil ohne Quantenger\u00e4te? Ja, sagt Terra Quantum"},"content":{"rendered":"

Ist es m\u00f6glich, einen Quantenvorteil zu erzielen, ohne ein Quantenger\u00e4t zu verwenden? Ein Schweizer Start-up-Unternehmen, Terra Quantum, sagt, dass dies nicht nur m\u00f6glich ist, sondern dass es ein Kernbestandteil seines Gesch\u00e4ftsmodells ist, das clevere Software und Arbeitsabl\u00e4ufe nutzt, um Qubits auf klassischen HPC-Ressourcen zu simulieren. Die Strategie von Terra Quantum geht weit \u00fcber die Verwendung simulierter Qubits in Anwendungen hinaus. So forscht das Unternehmen beispielsweise an der supraleitenden Hardware-Qubit-Technologie, und das dazugeh\u00f6rige Unternehmen QMware sieht ein wenig wie AWS Braket<\/a> Braket aus, das Zugang zu einem selbst entwickelten Simulator und zu QPUs von Drittanbietern bietet.<\/p>\n

Markus Pflitsch ist Gr\u00fcnder und Gesch\u00e4ftsf\u00fchrer sowohl von Terra Quantum<\/a> als auch von QMware<\/a>, und auf den ersten Blick kann das Arrangement verwirrend erscheinen. QMware ist ein Gemeinschaftsunternehmen von Terra Quantum und einem klassischen HPC-Ressourcenanbieter, Novarion Systems<\/a>.<\/p>\n

Terra Quantum wurde 2019 gegr\u00fcndet und ist ein Quanten-as-a-Service-Unternehmen, das in drei Gesch\u00e4ftsbereiche unterteilt ist: Algorithmus, Compute und Sicherheit. Wir sind ein Full-Stack-Unternehmen f\u00fcr Software und Hardware. Auf der Hardware-Seite arbeiten wir an einer neuartigen QPU-Technologie, die auf supraleitenden Qubits basiert. Es ist ein neuartiger Ansatz [based on the] Expertise von Valerii Vinokur Valerii Vinokur<\/a> [who] ist unser CTO mit Sitz in Chicago [and long-time researcher] mit dem Argonne National Lab,“ erkl\u00e4rt Pflitsch. „Aber von der 30.000-Fu\u00df-Ebene aus betrachtet, sind wir ein Hardware-agnostisches Software-Unternehmen. Wir sind sehr stark in der Entwicklung von Algorithmen f\u00fcr Optimierung, Simulation und maschinelles Lernen. Wir lassen unsere Software laufen und probieren sie auf jedem verf\u00fcgbaren Quantenger\u00e4t aus, zu dem wir Zugang haben [whether], sei es eine native QPU oder ein Simulator.“<\/p>\n

Die Unzul\u00e4nglichkeiten der heutigen Noisy-Intermediate-Scale-Quantum-Systeme (NISQ<\/a>), so Pflitsch, waren der Grund f\u00fcr die Entwicklung von QMware im Jahr 2020. „Die heutige Quanten-Hardware ist nicht wirklich in der Lage, sinnvolle Probleme zu l\u00f6sen, oder? NISQ-Ger\u00e4te haben zu viele Fehler. Wie sollten wir also diesen NISQ-Engpass \u00fcberwinden, um unsere Quantensoftware einzusetzen? Die L\u00f6sung war [use of] simulierte Qubits auf HPC. Wir haben daf\u00fcr ein Joint Venture gegr\u00fcndet, QMware“, sagte er. “ [It\u2019s] ein Cloud-Angebot, in dem wir unsere simulierten Qubits anbieten, aber auch Zugang zu anderen Quantenger\u00e4ten mit einer Web-Integration oder auch in der physikalischen Integration.“<\/p><\/blockquote>\n

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Markus Pflitsch, Terra Quantum<\/strong><\/figcaption><\/figure>\n

Trotz seines jungen Alters“, so Pflitsch, „ist Terra Quantum einer der gr\u00f6\u00dften globalen Akteure im Bereich der Quantentechnologie. Wir haben mehr als 150 Mitarbeiter [including], mehr als 130 Quantenphysiker und insgesamt mehr als 750 Jahre Erfahrung in der Quantentechnologie. Wir haben bisher fast<\/a> 100 Millionen Dollar eingeworben. [Terra] ist in Bezug auf seine Investoren sehr europ\u00e4isch dominiert, wir haben zwei<\/a> der reichsten deutschen Familien auf dem Kapitaltisch. [We are] ist tief in Europa verwurzelt, aber nat\u00fcrlich ist auch Nordamerika ein wichtiger Markt [too].\u201d<\/p><\/blockquote>\n

Die Trennung der beiden Unternehmen, so Pflitsch, soll QMware zu einer attraktiven Plattform f\u00fcr andere Quantenunternehmen machen – als Beispiel nannte er Multiverse<\/a> -, von der aus sie ihre Produkte und Dienstleistungen anbieten k\u00f6nnen, w\u00e4hrend Terra sich auf seine IP (Software und Hardware) konzentriert.<\/p>\n

Vieles von dem, was Terra-plus-QMware bietet, ist bekannt. Die kommerzielle Quantenlandschaft expandiert schnell mit vielen neuen Marktteilnehmern, von denen einige auf Spezialisierung setzen und andere, wie Terra Quantum, „Full-Stack“-Ans\u00e4tze in Angriff nehmen. Inmitten der vielen sich \u00fcberschlagenden Quantenpuzzleteile zeichnet sich ein Konsens dar\u00fcber ab, dass das endg\u00fcltige „Quantenprodukt“ wahrscheinlich ein Hybridsystem sein wird, bei dem Teile der Anwendung auf klassischen Systemen ausgef\u00fchrt und Teile auf Quantenger\u00e4ten beschleunigt werden.<\/p>\n

Ein wichtiger Zwischenschritt in der Entwicklung der Quantenprozessoren war die Entwicklung von Quantensimulatoren (Hardware und Software), die die F\u00e4higkeiten von Quantenger\u00e4ten (\u00dcberlagerung und Verschr\u00e4nkung) nachahmen IBM, Atos und AWS zum Beispiel haben alle Qubit-Simulatoren im Angebot. W\u00e4hrend diese Simulatoren im Allgemeinen als Entwicklungswerkzeuge f\u00fcr die Vorbereitung auf den Einsatz echter Quanten-Hardware angesehen werden, geh\u00f6rt der Quantensimulator von Terra\/QMware nach eigenen Angaben nicht nur zu den besten verf\u00fcgbaren Simulatoren, sondern wird heute auch von Kunden eingesetzt, um Quantenvorteile zu erzielen.<\/p>\n

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Um seine Position zu untermauern, hat das Unternehmen k\u00fcrzlich eine Studie<\/a>ver\u00f6ffentlicht \u2013Benchmarking simulierter und physischer Quantenverarbeitungseinheiten unter Verwendung von Quanten- und Hybridalgorithmen<\/em> \u2013, in der die Leistung von QMware- und AWS-Simulatoren sowie die Leistung von QPUs von IonQ, Oxford Quantum Circuits, Rigetti und IBM verglichen wird.<\/p>\n

Hier ist die Zusammenfassung:<\/p>\n

„Leistungsstarke Hardware-Dienste und Software-Bibliotheken sind unverzichtbare Werkzeuge, um Quantenalgorithmen schnell und kosteng\u00fcnstig zu entwickeln, zu testen und auszuf\u00fchren. Eine solide, gro\u00df angelegte Studie dar\u00fcber, wie die Leistung dieser Plattformen mit der Anzahl der Qubits skaliert, ist der Schl\u00fcssel zur Bereitstellung von Quantenl\u00f6sungen f\u00fcr anspruchsvolle industrielle Probleme. Eine solche Bewertung ist aufgrund der Verf\u00fcgbarkeit und des Preises von physischen Quantenverarbeitungseinheiten schwierig. In dieser Arbeit werden die Laufzeit und die Genauigkeit f\u00fcr eine repr\u00e4sentative Auswahl spezialisierter, hochleistungsf\u00e4higer simulierter und physischer Quantenverarbeitungseinheiten getestet.<\/p>\n

„Die Ergebnisse zeigen, dass der QMware-Cloud-Computing-Service die Laufzeit f\u00fcr die Ausf\u00fchrung eines Quantenschaltkreises um bis zu 78 % reduzieren kann, verglichen mit der n\u00e4chstschnelleren Option f\u00fcr Algorithmen mit weniger als 27 Qubits. Der AWS SV1-Simulator bietet einen Laufzeitvorteil f\u00fcr gr\u00f6\u00dfere Schaltkreise, bis zu den maximal 34 Qubits, die mit SV1 verf\u00fcgbar sind. \u00dcber diese Grenze hinaus bietet QMware die M\u00f6glichkeit, Schaltungen mit bis zu 40 Qubits auszuf\u00fchren. Physikalische Quantenger\u00e4te wie der Aspen-M2 von Rigetti k\u00f6nnen einen exponentiellen Laufzeitvorteil f\u00fcr Schaltungen mit mehr als 30 Qubits bieten. Allerdings stellen die hohen finanziellen Kosten f\u00fcr physische Quantenverarbeitungseinheiten ein ernsthaftes Hindernis f\u00fcr den praktischen Einsatz dar. Au\u00dferdem erreicht von den vier getesteten Quantenger\u00e4ten nur der Harmony von IonQ eine hohe Wiedergabetreue bei mehr als vier Qubits.“<\/p><\/blockquote>\n

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Es \u00fcberrascht nicht, dass die Ergebnisse die Leistung von Terra\/QMware zeigen – schlie\u00dflich wird das eigene Produkt mit dem der Konkurrenz verglichen. Pflitsch best\u00e4tigt dies: „Sie haben Recht. Wir halten [Still] f\u00fcr die erste [it\u2019s] Art eines ganzheitlichen, umfassenden Benchmarkings. In Zukunft sollte sie von Dritten \u00fcberpr\u00fcft werden, aber wir hielten die Informationen f\u00fcr wichtig. Es gibt der Industrie eine gewisse Orientierung in Bezug auf hybride klassisch-quantische Plattformen“.<\/p>\n

In der Pressemitteilung<\/a> zur Studie erkl\u00e4rte Terra Quantum: „Ziel der Studie war es zu untersuchen, wie die Vorhersagegenauigkeit und die Trainingszeit von Quantenneuronalen Netzen durch die Verwendung eines hybriden quantenklassischen Ansatzes verbessert werden k\u00f6nnen. Der Benchmark ergab, dass die Kombination aus simulierten Quantenprozessoren und klassischen Hochleistungsrechnern den leistungsf\u00e4higsten, kosteng\u00fcnstigsten und robustesten Ansatz bietet<\/strong>.“ (Hervorhebung hinzugef\u00fcgt)<\/p><\/blockquote>\n

Am besten ist es, die Studie direkt zu lesen. Der fettgedruckte Abschnitt oben fasst das Wesentliche des aktuellen Angebots der Unternehmen zusammen. Eine ausgekl\u00fcgelte HPC-Architektur, die beispielsweise Multi-Threading, viel Speicher und neuartige Speicherzugriffstechniken einsetzt, hat es Terra\/QMware zusammen mit propriet\u00e4rer Software erm\u00f6glicht, effektive simulierte Qubits zu bauen, sagt das Unternehmen. Kein Quantenger\u00e4t erforderlich. Das Unternehmen argumentiert, dass die Ausf\u00fchrung von Quantenanwendungen auf seiner Hybridplattform mit simulierten Qubits herk\u00f6mmliche klassische Methoden und die heutigen QPUs mit geringer Qubit-Zahl \u00fcbertrifft.<\/p>\n

Hier ist ein Auszug aus der Studie: „Der Benchmark zeigt, dass der QMware basiq-Simulator f\u00fcr Schaltungen mit 2 bis 26 Qubits, AWS SV1 f\u00fcr 28-34 Qubits und QMware basiq f\u00fcr 36-40 Qubits im Vorteil ist. Dar\u00fcber hinaus wurden QPUs von vier verschiedenen Anbietern (IonQ, Ox- ford Quantum Circuits (OQC), IBM und Rigetti) im Hinblick auf Laufzeit, Genauigkeit und Kosten verglichen. Die Ergebnisse zeigen, dass QPUs in einem praktischen Anwendungsfall f\u00fcr Schaltungen mit 30 Qubits oder mehr zeitlich wettbewerbsf\u00e4hig werden k\u00f6nnten. Allerdings schlie\u00dft die geringe Genauigkeit, die viele dieser Systeme derzeit erreichen, ihre Anwendung auf industrielle Probleme aus.“ \u00dcbersetzt mit www.DeepL.com\/Translator (kostenlose Version)<\/p><\/blockquote>\n

Stellen Sie sich Terra\/QMwares derzeitige Idee des hybriden Quantencomputings so vor, dass hybride Anwendungen auf HPC-Hardware ausgef\u00fchrt werden, wobei Teile der Anwendung wie \u00fcblich auf HPC-Systemen ausgef\u00fchrt werden und andere Teile der Anwendung auf simulierten Qubits, ebenfalls auf klassischer Hardware, laufen. HPC ist der Motor f\u00fcr beides. Die Ergebnisse werden in eine endg\u00fcltige L\u00f6sung integriert. Der aktuelle Simulator von Terra\/QMware kann nach Angaben des Unternehmens 40 Qubits verarbeiten.<\/p>\n

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Florian Neukart, Terra Quantum<\/strong><\/figcaption><\/figure>\n

Laut Florian Neukart, Chief Product Officer von Terra, handelt es sich dabei nicht um quanteninspirierte Algorithmen, die auf einem klassischen System ausgef\u00fchrt werden. „Quanteninspirierte Algorithmen k\u00f6nnen nat\u00fcrlich auch einige Vorteile bieten. Aber das ist nicht die Art von Algorithmen, die wir meinen, wenn wir von hybriden Algorithmen sprechen. Quanteninspirierte Algorithmen nehmen ein Paradigma aus der Quanteninformatik oder der Quantenphysik im Allgemeinen, z. B. das Superpositionsprinzip, und bringen es in einen klassischen Algorithmus ein, z. B. das simulierte Gl\u00fchen, und versuchen, eine parallele Temperierung<\/a>durchzuf\u00fchren“, so Neukart.<\/p>\n

„Unsere Algorithmen sind echte hybride Quantenalgorithmen. Obwohl die QPU simuliert wird, ist es so, als w\u00e4re sie ein echtes Qubit, und deshalb ist eine enorme Menge an Hardware erforderlich, bis zu 12 Terabyte RAM, um 40 Qubits zu simulieren. Dies ist ein echtes Quantensystem in dem Sinne, dass es alles kann, was auch ein 40-Qubit-Quantenchip k\u00f6nnte, ein fehlerbereinigter 40-Qubit-Quantenchip. Das ist hier der Unterschied“, sagte Neukart<\/a>. „Es ist sehr schwer, von 40 auf 41 Qubits zu kommen. Wir haben einen Fahrplan, sogar bis zu 42, aber da man exponentiell mehr Rechenleistung ben\u00f6tigt, um alle Quanteneffekte zu simulieren, ist es schwer zu machen“.<\/p><\/blockquote>\n

Pflitsch argumentiert, dass die hybride Plattform, die simulierte Qubits nutzt, den Kunden jetzt einen Quantenvorteil bietet.<\/p>\n

„Eine wichtige strategische Botschaft ist, dass das hybride Quantencomputing heute einen Teil des Quantenpotenzials freisetzen kann. Wir besch\u00e4ftigen uns mit unseren Kunden nicht nur mit Spielzeugproblemen und bereiten sie mit den Simulatoren auf die Zukunft vor, sondern wir erschlie\u00dfen ihnen mit diesem Ansatz erhebliche wirtschaftliche Vorteile, so Pflitsch.<\/p><\/blockquote>\n

Er nannte das Beispiel einer Investmentbank, mit der Terra zusammenarbeitet und die ein Sicherheitenportfolio von 400 Milliarden Euro besitzt.<\/p>\n

„Es handelt sich um eine gesch\u00e4ftskritische Optimierung im Investmentbanking. Unter Verwendung von Daten f\u00fcr das Portfolio haben wir den von uns entwickelten Quantenalgorithmus auf unserer Maschine eingesetzt und sind in der Lage, sechs Pips<\/a> (Preis-in-Punkt oder prozentualer Zinspunkt) Vorteil bei voller Implementierung zu erhalten. Sechs Pips in Bezug auf das Portfolio bedeuten mehr als 200 Millionen j\u00e4hrlich wiederkehrende Kosteneinsparungen. In Zukunft werden es 60 Pips sein, wenn ich es auf eine bessere, native QPU setze, aber warum auf die 60 warten, wenn wir heute die sechs Pips bekommen k\u00f6nnen. Das ist es, worauf wir uns konzentrieren [and], es ist auch ein bisschen der Terra Quantum USP (unique selling proposition). Wir arbeiten mit unseren Kunden zusammen, [obtain] um mit Hilfe von Quanten-Hybrid-Quantencomputing erhebliche gesch\u00e4ftliche Verbesserungen zu erzielen“, sagte Pflitsch, der einige andere Unternehmen nannte, mit denen Terra zusammengearbeitet hat, darunter Volkswagen (Auto) und Uniper (Energie).<\/p><\/blockquote>\n

Langfristig verfolgt Terra\/QMware ehrgeizige Ziele. Pflitsch sagte wenig \u00fcber die Forschung des Unternehmens an supraleitenden Qubits, aber Neukart gab eine umfassendere Beschreibung der gesamten Plattform und ihrer laufenden Integration mit bestehenden QPUs.<\/p>\n

Derzeit \u00e4hnelt die QMware-Plattform im Gro\u00dfen und Ganzen anderen hybriden Cloud-basierten Ans\u00e4tzen, allerdings mit einer tieferen Integration, so Neukart. „Entweder man unterwirft einen Teil des Problems der klassischen Hardware oder der Quanten-Hardware, aber man wird immer auf das beschr\u00e4nkt sein, was eine dieser beiden M\u00f6glichkeiten leisten kann. Darin unterscheiden wir uns. In diesem Sinne haben wir eine Integration, die im einfachsten Fall als Webdienstintegration definiert ist. Daher haben wir bereits Partner wie D-Wave, Xanadu und Rigetti. Die am weitesten fortgeschrittene Stufe der Integration befindet sich jedoch derzeit in der Entwicklung, die noch nicht \u00f6ffentlich bekannt gemacht wurde.<\/p>\n

„Das bedeutet, dass wir unsere High-Performance-Computing-Knoten nehmen, eine spezifische Hardwareschnittstelle f\u00fcr den Quantenchip entwickeln, den wir integrieren wollen, und dann den Quantenchip in Form einer Software-Darstellung in unser Betriebssystem integrieren. QMware enth\u00e4lt also die Hardware und das Betriebssystem, und Terra Quantum liefert die Software dazu. Aber die Integration, die Hardwareschnittstelle und das Betriebssystem unterscheiden sich stark von dem, was alle anderen machen. Man k\u00f6nnte sagen, dass die Software, die oben drauf sitzt, die darunter liegende Hardware als einen gro\u00dfen Block von Rechenleistung betrachtet“, so Neukart. \u00dcbersetzt mit www.DeepL.com\/Translator (kostenlose Version)<\/p>\n

„Mit der Zeit, wenn die Quantenchips immer leistungsf\u00e4higer werden, tauschen wir den Simulator gegen einen Quantenchip aus und tauschen die Quantenchips gegen andere Quantenchips aus. [The] Die Software an der Spitze muss nicht angetastet werden; sie wird leistungsf\u00e4higer, weil die Hardware darunter leistungsf\u00e4higer wird. Es erm\u00f6glicht uns eine einfache Parallelisierung. Wie wir zum Beispiel Quantenverarbeitungseinheiten f\u00fcr maschinelles Lernen effizient parallelisieren, ist etwas, das in die Produkte, die wir hier haben, integriert ist. Das ist etwas anderes. Und diese Integrationen, die fortgeschrittene Integration, sind derzeit im Entstehen begriffen. Es ist noch nichts \u00f6ffentlich bekannt gegeben worden, weil wir mit ihnen unter NDA stehen“, sagte er.<\/p><\/blockquote>\n

Interessantes Zeug. Bleiben Sie dran.<\/p>\n

Von John Russell
\n27. Dezember 2022<\/p>\n

Link: Ein Quantenvorteil ohne Quantenger\u00e4te? Ja, sagt Terra Quantum (hpcwire.com)<\/a><\/p>\n

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Ist es m\u00f6glich, einen Quantenvorteil zu erzielen, ohne ein Quantenger\u00e4t zu verwenden? Ein Schweizer Start-up-Unternehmen, Terra Quantum, sagt, dass dies nicht nur m\u00f6glich ist, sondern dass es ein Kernbestandteil seines Gesch\u00e4ftsmodells ist, das clevere Software und Arbeitsabl\u00e4ufe nutzt, um Qubits auf klassischen HPC-Ressourcen zu simulieren. Die Strategie von Terra Quantum geht weit \u00fcber die Verwendung simulierter Qubits in Anwendungen hinaus. So forscht das Unternehmen beispielsweise an der supraleitenden Hardware-Qubit-Technologie, und das dazugeh\u00f6rige Unternehmen QMware sieht ein wenig wie AWS Braket Braket aus, das Zugang zu einem selbst entwickelten Simulator und zu QPUs von Drittanbietern bietet.<\/p>\n","protected":false},"author":15,"featured_media":93689,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[212],"tags":[],"class_list":["post-93699","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-unkategorisiert"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.novarion.systems\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/93699","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.novarion.systems\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.novarion.systems\/de\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.novarion.systems\/de\/wp-json\/wp\/v2\/users\/15"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.novarion.systems\/de\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=93699"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.novarion.systems\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/93699\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.novarion.systems\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media\/93689"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.novarion.systems\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=93699"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.novarion.systems\/de\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=93699"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.novarion.systems\/de\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=93699"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}