-5.png?w=1024)
Quantenentwickler verbringen mitunter viel Zeit damit, Schaltungskomponenten zusammenzustellen und Algorithmen an unterschiedliche Rechenumgebungen anzupassen. Am 15. September veröffentlichte Fujitsu OpenQARP, das Open Quantum Application Research Package, unter der Apache License 2.0. Fujitsu zufolge reduzierte das Toolkit den benötigten Python-Quellcode zur Implementierung eines Algorithmus von etwa 130 Zeilen auf weniger als 40 – eine Verringerung um rund 70 %. Für Entwickler und Quanten-Teams in Unternehmen könnte das eine schnellere Anwendungsentwicklung über Simulatoren und unterstützte Quantenhardware hinweg ermöglichen.
Die Veröffentlichung als Open Source könnte Fujitsu außerdem dabei helfen, Entwickler für sein umfassenderes Quanten-Softwareökosystem zu gewinnen, bevor sich konkurrierende Frameworks fest etablieren.
Was Fujitsu veröffentlicht hat
OpenQARP ist ein Python-Paket, das um drei Konzepte herum aufgebaut ist: Blöcke, Primitive und Engines. Fujitsu beschreibt Blöcke als wiederverwendbare Schaltungskomponenten, Primitive als übergeordnete Rechenoperationen und Engines als Ausführungsschicht, die Anwendungen mit unterstützten Backends verbindet. Zusammengenommen ermöglichen sie es Forschern, ein Problem zu beschreiben und dafür eine Schaltung zu erstellen. Diese Schaltung kann anschließend auf einem Simulator ausgeführt oder für echte Hardware kompiliert werden, ohne die Logik jedes Mal neu schreiben zu müssen.
Das Paket enthält mehr als 100 Komponenten: über 70 wiederverwendbare Bausteine und mehr als 20 sofort ausführbare Algorithmen. Einer davon ist der Adaptive Derivative-Assembled Pseudo-Trotter Variational Quantum Eigensolver, kurz ADAPT-VQE. ADAPT-VQE ist der Algorithmus hinter dem Vergleich von 130 zu 40 Zeilen. Die Installation erfolgt mit einem einzigen pip-Befehl; unterstützt werden Python 3.11 bis 3.14. Der Quellcode und ein technisches Papier zur Beschreibung des Frameworks sind jetzt beide öffentlich zugänglich.
Details | Abbildung |
|---|---|
| Lizenz | Apache License 2.0 |
| Komponenten insgesamt | 100+ (70+ Bausteine, 20+ Algorithmen) |
| Organisationen mit frühem Zugang | 80+ Organisationen |
| ADAPT-VQE-Code vorher und nachher | etwa 130 Python-Zeilen gegenüber weniger als 40 |
| Unterstützte Backends | Standard-PCs, Nvidia CUDA-Q, Fujitsus 40-Qubit-Simulator |
Seit Februar im Stillen getestet
Das Quanten-Toolkit wurde nicht ohne Vorlauf veröffentlicht. Fujitsu führte ab Februar im Rahmen seiner Quantum Simulator Challenge eine private Betaphase durch. Mehr als 80 externe Organisationen erhielten Zugang zu seinem 40-Qubit-State-Vector-Simulator, um die Software vor der Veröffentlichung zu testen. Fujitsu zufolge kann das Paket Schaltungen für echte Quantenhardwareunter Verwendung gerätespezifischer Routing- und Rauschinformationen vorbereiten.
Teil einer größeren Softwareoffensive
Das Framework läuft nativ auf Nvidias CUDA-Q-Plattform, der Softwareschicht, die Nvidia zur Programmierung hybrider quantenklassischer Systeme entwickelt hat. Damit steht es neben einer Welle von staatlich geförderten Investitionenmit dem Schwerpunkt auf Hardware. Software-Tools haben vergleichsweise weniger Aufmerksamkeit erhalten. Sam Stanwyck, Nvidias Director of Quantum Product, sagte laut einem von The Quantum Insiderveröffentlichten Bericht, offene Tools wie dieses beschleunigten den Übergang von der Quantentheorie zu funktionierenden Anwendungen. Diese Einschätzung spiegelt auch Nvidias eigenes Interesse an mehr CUDA-Q-nativem Code wider.
Auch andere Chiphersteller entwickeln Software für hybride Systeme, darunter AMD und Xanadu, die kürzlich Backline zur quantenklassischen Steuerung vorgestellt haben.
Was eWeek herausgefunden hat: Die unabhängige Überprüfung fehlt
Die Verringerung von 130 auf 40 Zeilen ist Fujitsus eigener Vorher-Nachher-Vergleich eines einzelnen Algorithmus, ADAPT-VQE, der mit den Komponenten des Toolkits neu aufgebaut wurde; die ursprüngliche Version hat Fujitsu nicht für einen externen Vergleich veröffentlicht. Eine unabhängige Benchmark-Prüfung der Behauptung gibt es bislang nicht.
Dieselbe Lücke zeigt sich auch im Betaprogramm. Fujitsu zufolge haben seit Februar mehr als 80 Organisationen die Software getestet, doch das Unternehmen hat nicht genannt, welche das waren, was sie entwickelt haben oder ob Arbeiten daraus veröffentlicht oder von Fachleuten begutachtet wurden. Das ist ein Unterschied beim Umfang der offengelegten Informationen und kein Beleg dafür, dass die Tests nicht stattgefunden haben – es wiegt jedoch weniger schwer, als es beim ersten Lesen den Anschein erweckt.
Die öffentliche Veröffentlichung von OpenQARP gibt unabhängigen Entwicklern nun die Möglichkeit, Fujitsus Behauptungen zu testen. Die Akzeptanz auf GitHub, reproduzierte Codevergleiche und veröffentlichte Forschung werden zeigen, ob sich das Paket zu einer breit nutzbaren Entwicklungsschicht entwickelt oder vor allem als Einstieg in Fujitsus Quantenökosystem dient. Bis dahin sollte die Verringerung um fast 70 % als ein vom Anbieter ausgewähltes Beispiel für die Kürze des Quellcodes betrachtet werden, nicht als Beleg für eine schnellere Ausführung oder eine bessere Leistung von Quantencomputern.