GTC22 | NVIDIA 為混合量子計算打開大門

    NVIDIA cuQuantum 發(fā)布，憑借不斷擴大的生態(tài)系統(tǒng)和協(xié)作，構(gòu)建未來超強系統(tǒng)所需的編程模型。

    NVIDIA 正與量子計算領(lǐng)域的領(lǐng)軍者合作，共同構(gòu)建開發(fā)者對未來超高性能的系統(tǒng)進行編程所需的工具。

    當前的高性能計算機可大規(guī)模模擬量子計算作業(yè)且具有強大性能，如今規(guī)模較小又易出錯的量子系統(tǒng)無法與之匹敵。如此一來，經(jīng)典的 HPC 系統(tǒng)便可助力量子研究人員開辟正確的前進道路。

    隨著量子計算機的發(fā)展，研究人員對于混合計算模型懷有共同的愿景，在該模型中量子計算機和經(jīng)典計算機可協(xié)同工作，分別克服各自擅長應對的重重挑戰(zhàn)。為擴大適用范圍，此類系統(tǒng)將需要高效易用的統(tǒng)一編程環(huán)境。

    NVIDIA 正在為當今計算構(gòu)筑未來的發(fā)展之路。首先，NVIDIA 將就 NVIDIA cuQuantum 等商用工具，與 IBM、橡樹嶺國家實驗室、Pasqal 以及眾多其他企業(yè)或組織展開合作。

    通用軟件層

    首先，NVIDIA 正在開發(fā)全新量子編譯器。該編譯器名為 nvq++，以量子計算機和經(jīng)典計算機交互所用的一種低級機器語言規(guī)范，即量子中間表示 (QIR) 為目標。

    橡樹嶺國家實驗室、Quantinuum、Quantum Circuits Inc. 以及其他企業(yè)和組織的研究人員均已加入由 Linux 基金會成立的 QIR 聯(lián)盟。QIR 聯(lián)盟實現(xiàn)了一種中立編程方法，讓量子計算機和經(jīng)典計算機都能發(fā)揮出色性能。

    NVIDIA 還與 IBM 合作，借助 QIR 共同開發(fā)開源量子仿真后端。

    橡樹嶺國家實驗室的研究人員將成為這款新軟件的首批使用者。

    最終， NVIDIA 相信，HPC 社區(qū)會將這種統(tǒng)一編程模型應用于混合系統(tǒng)中。

    IBM Quantum 合作伙伴生態(tài)系統(tǒng)副總裁 Aparna Prabhakar 表示：“加速量子工作流程是未來高性能計算發(fā)展道路中的關(guān)鍵一環(huán)。然而，實現(xiàn)高效模擬通用動態(tài)量子電路的過程中可能遭遇困難。我們希望借助基于 QIR 的工具鏈和 NVIDIA cuQuantum 一類的平臺應對這一挑戰(zhàn)�！�

    即用型量子工具

    您不必苦等混合量子系統(tǒng)的出現(xiàn)。任何開發(fā)者均可利用加速計算技術(shù)和我們的工具，立即開展高水平量子研究。

    NVIDIA cuQuantum 現(xiàn)已全面推出。借助張量網(wǎng)絡(luò)庫和狀態(tài)向量，NVIDIA cuQuantum 可運行復雜的量子電路仿真。

    NVIDIA 現(xiàn)已推出 cuQuantum DGX Appliance的測試版，這是針對 NVIDIA DGX A100 系統(tǒng)進行優(yōu)化的容器，其中包含運行 cuQuantum 作業(yè)所需的一切組件。

    研究人員現(xiàn)已利用這類產(chǎn)品應對實際挑戰(zhàn)。

    例如，QC Ware 正在勞倫斯伯克利國家實驗室的 Perlmutter 超級計算機上使用 cuQuantum 運行量子化學和量子機器學習算法。這項工作旨在推動藥物研發(fā)和氣候科學的發(fā)展。

    不斷擴大的量子生態(tài)系統(tǒng)

    NVIDIA 的量子產(chǎn)品由不斷擴大的企業(yè)生態(tài)系統(tǒng)提供支持。

    例如，Xanadu 已將 cuQuantum 集成至為量子機器學習和量子化學構(gòu)建的開源框架 PennyLane 中。橡樹嶺國家實驗室正在用于張量網(wǎng)絡(luò)量子電路仿真的框架 TNQVM 中采用 cuQuantum。

    此外，其他公司目前也在其商用量子仿真器和框架中支持 cuQuantum，例如 Classiq 的 Classiq 量子設(shè)計平臺和 Zapata Computing 的 Orquestra。

    他們加入了包括 Google Quantum AI、IBM、IonQ 和 Pasqal 在內(nèi)的現(xiàn)有合作伙伴行列，這些企業(yè)或組織已宣布將于今年 11 月支持 NVIDIA 的軟件。