NVIDIA 混合量子经典计算平台发布

NVIDIA 在东京的 Q2B 大会上宣布推出全球首个统一计算平台。该编程平台将有助于加速人工智能、HPC、健康、金融和技术研究领域的量子研发突破。

NVIDIA Quantum Optimized Device Architecture (QODA) 通过克服量子计算领域的障碍，简化并简化了混合量子经典计算的开发。QODA 在一些最强大的计算机和量子处理器之间创建了一个开放、统一的环境，提高了科学生产力并提供了更大规模的量子研究。

什么是量子计算？

根据 NVIDIA 的 Dion Harris 博客文章，量子计算是一种进行并行计算的复杂方法，它使用支配亚原子粒子的物理学来取代当今计算机中更简单的晶体管。

量子计算机使用量子位进行计算，计算单元可以开、关或介于两者之间的任何值，而不是传统计算机中的位，即开或关、一或零。量子比特生活在中间状态（称为叠加）的能力为计算方程增加了强大的能力，使量子计算机在某些数学方面表现出色。

今天的计算机使用 8 位来表示 0 到 255 之间的任何数字，一次计算一个。一台量子计算机可以同时使用 8 个量子比特来表示 0 到 255 之间的每个数字。处理是同时计算的，而不是顺序计算的，只需几秒钟就可以得出结果。

使用量子比特，量子计算机可以在几分钟内完成计算，如果经典计算机甚至可以完成它们，这将需要数百或数千年的时间。

HPC 和 AI 领域专家可以使用 QODA 轻松地将量子计算添加到现有应用程序中，利用当今的量子处理器以及使用NVIDIA DGX系统和在科学超级计算中心和公共云中可用的大量 NVIDIA GPU 安装基础模拟未来的量子机器。

根据 NVIDIA 的高性能计算和量子计算产品总监 Tim Costa 的说法：

“通过结合经典计算和量子计算的混合解决方案，近期可能会出现科学突破。QODA 将为开发人员提供强大且高效的编程模型，从而彻底改变量子计算。”

NVIDIA cuQuantum SDK

在今年早些时候的 GTC 主题演讲中，NVIDIA 宣布了cuQuantum SDK以加速在 GPU 上运行的量子电路模拟。早期工作表明 cuQuantum 将能够提供数量级的加速。

NVIDIA 和加州理工学院使用在 NVIDIA A100 Tensor Core GPU 上运行的 cuQuantum 加速了最先进的量子电路模拟器。它在 Selene 上用 9.3 分钟从 Google Sycamore 电路的全电路模拟中生成了一个样本，而 18 个月前，专家认为这项任务需要数天才能使用数百万个 CPU 内核。

领先的量子组织已经在使用 NVIDIA GPU 和 NVIDIA cuQuantum 软件开发套件 (SDK) 来加速 GPU 上单个量子电路模拟的开发。 QODA通过利用 cuQuantum 的模拟环境扩展了 NVIDIA 的量子研究工作。

NVIDIA 还宣布与量子硬件提供商 IQM Quantum Computers、Pasqal、Quantinuum、Quantum Brilliance 和 Xanadu 展开 QODA 合作；软件供应商 QC Ware 和 Zapata Computing；和超级计算中心 Forschungszentrum Jülich、劳伦斯伯克利国家实验室和橡树岭国家实验室。

进入 QPU 和混合系统

NVIDIA 的 Tim Costa 发布了一篇专注于量子、QODA 和混合经典量子系统的博客，重点介绍了与 Jülich Unified Infrastructure for Quantum Computing (JUNIQ) 的 Kristel Michielsen 的讨论。

在科隆附近的于利希超级计算中心领导量子计划的 Michielsen 解释说：

“我们不能单独使用今天的经典计算机，因为它们消耗大量能量，并且无法解决一些问题。但与不会消耗那么多能量的量子计算机相结合，我相信它可能有潜力解决我们一些最复杂的问题。”

Tim 解释说，量子处理器（又名 QPU）利用量子力学的特性，非常适合模拟原子水平的过程，从而推动化学和材料科学的根本进步，影响从更高效的电池到更有效的药物的一切。

尽管有几种原型量子计算机可用，但它们仍处于起步阶段，不支持处理商业相关工作的能力或可靠性。研究人员正在将经典 HPC 系统与量子计算机联系起来以解决这个问题。Michielsen 说它“将为我们带来两全其美的体验”。Jülich 和其他研究人员今天正在构建这些系统。