Quantum Machines Unveils Open-Source Qualibrate to Accelerate Quantum System Calibration

Quantum Machines, ein führender Anbieter fortschrittlicher hybrider Lösungen für die Steuerung von Quantencomputern, gab heute die Markteinführung von Qualibrate (unter dem Namen QUAlibrate) bekannt, einem Open-Source-Framework, das die Kalibrierung von Quantencomputern vereinfacht. Es verkürzt die Kalibrierungszeiten von mehreren Stunden auf nur wenige Minuten.

Dieses neue Framework von Quantum Machines, das eine der größten Herausforderungen bei der Skalierung von Quantencomputern angeht, ermöglicht eine schnelle, modulare Kalibrierung und fördert gleichzeitig ein weltweites Ökosystem für die Entwicklung und den Austausch von Kalibrierungsprotokollen.

Das Framework verkürzt die Kalibrierungszeit erheblich und bietet eine Komplettlösung für das Design, die Ausführung und den Austausch von Kalibrierungsprotokollen für verschiedene Quantencomputersysteme. Das offene Ökosystem von Qualibrate ermöglicht es Forschern und Unternehmen auf der ganzen Welt, gemeinsam auf dem Fortschritt aufzubauen und so den Weg zu praktischen Quantencomputern zu beschleunigen.

Die Kalibrierung ist nicht nur für die Ersteinrichtung, sondern auch für die laufende Aufrechterhaltung der Leistung von Quantencomputern unerlässlich, da sie die Systemdrift während des Betriebs kompensiert.

Mit zunehmender Größe von Quantensystemen nimmt die Komplexität der Kalibrierung exponentiell zu. Die vollständige Kalibrierung eines supraleitenden Quantencomputers mit 100 Qubits kann beispielsweise bis zu zwei Tage in Anspruch nehmen. Selbst die Rekalibrierung eines vorkalibrierten Systems kann über eine Stunde dauern. Diese Ineffizienz stellt ein großes Hindernis bei der Skalierung auf künftige Systeme mit Hunderttausenden von Qubits dar.

"Wir konzentrieren uns sowohl auf die Geschwindigkeit als auch auf die Qualität der Kalibrierung - zwei Faktoren, die manchmal miteinander in Konflikt stehen - und dieses Gleichgewicht beeinflusst die Gesamtleistung von Quantencomputern", erklärt Yonatan Cohen, CTO von Quantum Machines. "Wir haben eine Open-Source-Lösung entwickelt, weil wir glauben, dass die Quantengemeinschaft am besten in der Lage ist, diese Herausforderung gemeinsam zu meistern. Forscher an Hochschulen und in der Industrie entwickeln ständig innovative Kalibrierungsalgorithmen und -protokolle. An einem Tag könnte ein Team in Boston ein Protokoll vorstellen, das die Zuverlässigkeit von Quantenoperationen verbessert; am nächsten Tag könnte ein europäisches Unternehmen eine Methode entwickeln, die die Kalibrierung beschleunigt. Um dieses grundlegende Problem zu lösen, ist eine Zusammenarbeit erforderlich, die es den Teams ermöglicht, die Errungenschaften der anderen sofort zu übernehmen und darauf aufzubauen.

Um dieses Problem zu lösen, hat Quantum Machines Qualibrate entwickelt, ein Open-Source-Kalibrierungs-Framework, das die Quantenkalibrierung von unzusammenhängenden Skripten auf ein integriertes, modulares System umstellt. Qualibrate ermöglicht es Quantenforschern und -ingenieuren, wiederverwendbare Kalibrierungskomponenten zu entwickeln, sie zu anspruchsvollen Arbeitsabläufen zusammenzustellen und Kalibrierungen über eine intuitive Benutzeroberfläche auszuführen. Durch die Abstraktion der Hardwarekomplexität ermöglicht die Plattform den Teams, sich auf die Logik des Quantensystems zu konzentrieren, anstatt auf die Implementierung auf niedriger Ebene.

"Qualibrate hat unser Unternehmen grundlegend verändert", sagt John Martinis, CTO von Qolab. "Die automatisierte Kalibrierung führt vollständige Kalibrierungen in weniger als 10 Minuten durch - eine Arbeit, die zuvor bis zu zwei Stunden manuellen Aufwand erforderte. Das spart wertvolle Zeit und ermöglicht es unserem Team, sich auf die Beschleunigung der QPU-Entwicklung zu konzentrieren."

In einer kürzlichen Demonstration im Israeli Quantum Computing Center (IQCC) führte Qualibrate eine Multi-Qubit-Kalibrierung von supraleitenden Qubits in nur 140 Sekunden durch und stellte damit die Geschwindigkeit und Effektivität des Systems unter realen Bedingungen unter Beweis.

Da Qualibrate quelloffen und modular ist, können neue, von Forschern entwickelte Kalibrierungsprotokolle schnell verbreitet, getestet und von der breiteren Quantencomputergemeinde verbessert werden.

Unternehmen können mit Qualibrate auch eigene Lösungen entwickeln und dabei fortschrittliche Techniken wie die Simulation von Quantensystemen und Deep-Learning-Algorithmen einbeziehen. Dies fördert ein Ökosystem, in dem zentrale Kalibrierungsverbesserungen offen geteilt werden, während spezialisierte Tools die Leistung vorantreiben.

Zusammen mit dem Framework veröffentlicht Quantum Machines seinen ersten Kalibrierungsgraphen für supraleitende Quantencomputer - ein sofort einsatzbereites, anpassbares Kalibrierungspaket.

Dieser Graph nutzt die parallelen Kalibrierungsfunktionen von Qualibrate, um die Kalibrierungszeiten drastisch zu verkürzen. In Zukunft werden Quantum Machines und NVIDIA Softwarebibliotheken entwickeln, die Qualibrate in Systeme wie den NVIDIA DGX Quantum integrieren und so noch schnellere Kalibrierungsläufe und realitätsnähere Ergebnisse durch maschinelle Lernmodelle ermöglichen.

Quantum Machines wurde Anfang 2018 von Itamar Sivan (CEO), Yonatan Cohen (CTO) und Nissim Ofek (Chief Engineer) gegründet. Alle drei Gründer haben einen Doktortitel in Physik und verfügen über umfangreiches Fachwissen im Bereich Quantencomputing und Quantenelektronik.

Seit seiner Gründung hat das Unternehmen 280 Millionen Dollar an Finanzmitteln von führenden Risikokapitalgebern erhalten, darunter PSG Equity, Red Dot Capital Partners, Intel Capital, TLV Partners und Battery Ventures. Quantum Machines beschäftigt etwa 170 Mitarbeiter, von denen die Hälfte in Israel und der Rest in Europa, den USA und anderen Regionen tätig ist.

Quantencomputer-Forscher und -Ingenieure können QUAlibrate sofort nutzen, indem sie das Open-Source-Repository besuchen: https://github.com/qua-platform/qualibrate.