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Q Asset Compositor® 2.0: funcionalidades y escalabilidad para desarrollar circuitos cuánticos listos para la industria con QuantumPath®

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QuantumPath® acaba de liberar la versión 2.0 de Q Assets Compositor®, que cuenta con una versión totalmente nueva de su editor visual de circuitos cuánticos. Esta importante novedad marca un nuevo hito en el roadmap del producto por dos razones:

·   Proporciona un componente original, diseñado y desarrollado íntegramente para QPath®, por lo que está 100% adaptado a su arquitectura y capacidades, lo que garantiza que podrá crecer armónicamente con él incorporando, progresivamente, nuevas dimensiones de funcionalidades y, lo más importante, rompe el límite de la escalabilidad de los circuitos cuánticos en los diseños gráficos.

·   Sustituye de forma natural el fork que desarrollamos a medida del proyecto Quirk, que sirvió para prototipar gráficamente circuitos limitados en cúbits (aunque lo llevamos a que soportara alrededor de 30 cúbits, según capacidad de las máquinas del usuario), que tan útil fue hasta ahora para QuantumPath®. Esto es una evolución lógica y necesaria para disponer de una herramienta más orientada a la producción industrial, sobre todo cuando ya existen proveedores que han roto la barrera de los 400 cúbits y para el año que viene están anunciado superar la barrera de los 1000 cúbits. Abrimos, por tanto, una ventana a un nuevo concepto del diseñador de circuitos capaz soportar con solvencia, tanto las complejidades propias de las necesidades de gestión dinámica del mundo real (variables, datos, etc.), como la realidad tecnológica del ritmo de escalado previsto para las QPU actuales y futuras.

Ilustración 1. QPath Asset Compositor for Quantum Gate Circuits versión 2

 

Como producto orientado a la aplicación de las mejores prácticas de la ingeniería del software al desarrollo de algoritmos y soluciones cuánticas, QuantumPath® proporciona herramientas que simplifican la adopción de la tecnología cuántica. Desde el diseño hasta la ejecución, los ingeniero y desarrolladores profesionales de software cuántico deben contar con herramientas para hacer eficientemente su trabajo. Y dentro del marco de trabajo del producto, un diseñador eficiente, práctico y escalable es crítico para cubrir este objetivo y por ello debe ofrecerles un valor añadido al proceso de ingeniería.

En el ADN de QuantumPath® está meridianamente definido el concepto de escalado a todos los niveles. Tanto el BPMS backend escalable por diseño, como el lenguaje intermedio y su aplicación en todos los servicios del CORE…, hasta el API qSOA®, por poner algunos ejemplos, todo está diseñado y desarrollado con los elementos necesarios para soportar el escalado, que en este caso particular está asociado a la tecnología cuántica definida por el número de cúbits. Los avances y pronósticos de determinados proveedores en este sentido, y la tecnología cuántica en sí misma, determinan esta dirección. Por ello en el nuevo editor -100% DHTML- se remarca el uso de filas / columnas /celdas al más puro estilo de una hoja de cálculo… y sus límites vendrán determinados por el propio hardware cuántico disponible.

Ilustración 2. Filas y columnas a demanda del usuario. Un nuevo concepto de diseño del circuito.

A mayor resolución de cúbits, mayor capacidad de proceso… pero, inevitablemente, mayor complejidad de los circuitos y, por lo tanto, mayor necesidad de contar con herramientas para diseñarlos de forma eficiente y controlable por el equipo de diseño y desarrollo. Estamos de acuerdo que el diseño gráfico de circuitos cuánticos, tal y como lo conocemos hasta ahora, a partir de “n” cúbits podría dejar de tener sentido práctico… pero, lo cierto es que -en términos absolutos- no será del todo así. En nuestra opinión, aunque sea para un circuito de miles de cúbits, la representación gráfica del mismo no solo será “agradable a la vista” sino que, como lo visualizamos, también será útil para diferentes tareas del complejo proceso de diseño, desarrollo y pruebas de circuitos con una elevadísima cantidad de cúbits. Esta visión está contenida en la arquitectura de Q Asset Compositor® 2.0.

Poniendo como ejemplo el diseño de una CPU, GPU o un coche -por qué no- como objetos complejos, compuestos de muchas piezas, al final necesitan herramientas para poder ser concebidos, analizados, testeados, validados…. Y finalmente escalados. Y superado un cierto punto, asistidos por ordenador. El cómo se realicen los pasos de ingeniería queda directamente determinado por las herramientas de las que disponemos. Si un editor facilita determinados procesos del diseño será útil y soportará con robustez el paso del tiempo y los inevitables cambios de la demanda que ejercerá el entorno. Y esta es nuestra apuesta en el proceso general de ingeniería. QuantumPath® proporciona herramientas escalables, y los editores no podían ser menos. En este contexto, la versión 2 del Q Assets Compositor® para circuitos de puertas cuánticas ofrece un diseñador totalmente nuevo, integrado con el CORE, que tiene todo estos principios por diseño y que, gracias a ello, está concebido para evolucionar y ofrecer mejores funcionalidades para hacer más viable el proceso de ingeniería de circuitos cuánticos escalables, imprescindibles para ofrecer una mayor protección a la inversión de la industria en sus desarrollos.

QuantumPath®, con el API qSOA®, soporta la creación de circuitos escalados a muchos cúbits dinámicamente pero, ¿qué ocurre si en un momento dado queremos visualizar su implementación?. En esta situación, con las herramientas tradicionales, o bien hacemos el esfuerzo de leer el código y abstraer mentalmente el circuito, o no tendremos la foto del producto final. Con el nuevo editor de circuitos de puertas cuánticas de Q Asset Compositor® 2.0, independientemente del número de cúbits, se puede mostrar el circuito visualmente, manipularlo y editarlo. Y esto es así porque en QuantumPath® todo forma parte de una visión 360: el activo cuántico puede visualizarse desde diferentes puntos de vista. El modelado, además, será crítico para el trabajo de los ingenieros y desarrolladores: compartición de ideas con el equipo, generación de documentación, formato para la revisión, etc. 

El nuevo editor de circuitos de puertas cuánticas en su versión 2.0, en lugar de suponer un esfuerzo añadido de dibujo, se centra en una tabla donde se definen claramente los pasos (columnas), los cúbits (filas) y la celda como instanciación de las puertas cuánticas, como objetos, con los que puede interactuar el usuario. Las instancias de las puertas, particularmente, gracias al uso de “arrastrar y soltar” desde la “forja” o bien directamente sobre la celda por escritura asistida, permiten crear el circuito de manera muy ágil y eficiente. Se ha mantenido el mismo espíritu del fork de Quirk que desarrollamos, de manera que no sea da un cambio radical de funcionalidad, sino que se evoluciona aprovechando las nuevas funcionalidades de la herramienta.

Ilustración 3. Inicializar cúbits con un clic, arrastrar y soltar, escritura asistida, códigos de color,… simplifican la construcción del circuito

Todo esto añadido a un cambio de arquitectura interno que, como ya dijimos al inicio, lo convierte en un componente 100% integrado del sistema, lo que permite sacarle mucho provecho en contextos adicionales. Y todo ello, por supuesto, con un 100% de compatibilidad con el modelo de QpVL (lenguaje visual).

Q Assets Compositor® 2.0 incrementa la funcionalidad de las herramientas de diseño visual de QuantumPath®. Tanto el Q Assets Compositor® para annealing, como esta nueva versión para circuitos de puertas de cuánticas aceleran el diseño y construcción de circuitos escalables, remarcando nuestra apuesta por las bondades del concepto de herramienta visual de diseño y potenciando las capacidades agnósticas de la plataforma.

El nuevo diseñador de circuitos de puertas cuánticas de Q Assets Compositor® 2.0 facilita a los desarrolladores comenzar a dar el salto de las pruebas de laboratorios y la exploración de circuitos con cientos de puertas, al desarrollo de circuitos cuánticos aplicados al mundo real utilizando para ello los ordenadores cuánticos con más cúbits que existen en la actualidad (y los que vengan), y así ir acumulando competencias en el desarrollo de circuitos cuánticos con miles de cúbits listos para la industria.

Con el lanzamiento de Q Assets Compositor® 2.0, una vez más, cumplimos con nuestro principal objetivo de proporcionar herramientas para el desarrollo profesional de software cuántico listo para la industria, de facilitar el acceso de la fuerza de trabajo al desarrollo de software cuántico profesional y, así, contribuir a la democratización del acceso a la computación cuántica siguiendo los principios del Manifiesto de Talavera.

Somos conscientes de la complejidad que lleva implícita la gestión del diseño y desarrollo de circuitos de puertas cuánticas escalados dinámicamente a cientos y/o miles de cúbits. Pero, como proveedores de herramientas y servicios de software cuántico, también estamos convencidos que la realidad que nos rodea, las tendencias tecnológicas del hardware cuántico y las necesidades reales del negocio requieren de otra forma de diseñar y desarrollar circuitos de puertas cuánticas. En la búsqueda de soluciones a esta compleja problemática nuestra I+D ha dado como resultado un nuevo editor visual de circuitos cuánticos que, como parte de Q Assets Compositor® 2.0, adelanta nuestras herramientas para la gestión y desarrollo de estos procesos tan complejos.  Este lanzamiento es solo el punto de partida, pues el roadmap de desarrollo del producto es extenso y con una variedad de soluciones y funcionalidades que consideramos cruciales para la eficiencia del desarrollo profesional de circuitos cuánticos de puertas para el mundo real hoy y mañana. En los próximos días y meses iremos liberando nuevas funcionales previstas en el roadmap de desarrollo del producto. Informaremos sobre cada uno de esos lanzamientos.