NVDIA CUDA-Q平台廣泛被全球量子運算中心用於推進量子運算研究,結合AI解決雜訊量子位元問題並開發高效演算法

2024.05.13 04:40PM

NVIDIA在2024年國際超級電腦大會(SC24)宣布其開源NVIDIA CUDA-Q平台廣泛獲得全球國家超繼運算中心量子運算採用,包括德國、日本與波蘭都利用NVIDIA加速運算技術為高效能運算系統內的量子處理單元(QPU)加速,並可結合量子運算與AI解決雜訊量子位元問題,同時開發高效的演算法,加速量子運算技術發展。

量子運算與QPU不同於傳統處理器的運算,透過電子與光子等粒子行為進行運算,在特定領域能提供遠超越傳統運算更高的效率,也被視為可解決具不確定性技術如能源探勘、材料科學等領域的明日之星技術;然而量子運算技術受限於現行技術還有許多的限制,同時與傳統運算仍各有擅長,故現階段仍有較多的限制,雖然NVIDIA並未投入QPU技術,但透過以CUDA驅動的軟體與GPU技術,得以提供量子模擬以及混合運算,其模擬量子運算的開發成果能無縫與QPU接軌,協助全球加速量子技術的發展。

德國於利希研究中心所屬的於利希超級運算中心(JSC)幀安裝由IQM Quantum Computers的QPU作為JUPITER超級電腦的補充,並藉由NVIDIA GH200 SuperChip提供增強功能;而作為推動日本國家級量子運算計畫的日本產業技術綜合研究所(AIST)的ABCI-Q超級電腦,則由NVIDIA Hopper架構驅動,並將添加來自QuEra的QPU;波蘭的波滋南超級運算與網路中心(PSNC)安裝兩個由ORCA Computing建構的光子QPU,並連接到由NVIDIA Hopper加速的新超級電腦分區。

▲德國於利希的QPU將透過NVIDIA GH200 SuperChip獲得增強功能,並透過CUDA-Q實現量子與經典混合運算

與JUPITER整合的QPU能使JSC研究人員開發化學模擬與最佳化問題的量子應用,其QPU使用超導量子位元或電子諧振電路構成,透過操控可在低溫下逼近人造原子,同時JUIPTER也展示如何透過為傳統超級電腦添加QPU進一步加速經典運算。

與ABCI-Q整合的QPU使研究人員能利用雷射光束控制的铷原子作為量子位元,藉此執行運算、研究AI、能源與生物學的量子運算,其原子與精密原子鐘使用的原子類型相同,每個原子具備一致性,提供一種能實現大規模、高品質的量子處理器方式。

而PSNC的QPU則使研究人員利用兩個PT-1量子光學系統探索生物學、化學與機器學習,PSNC系統使用電信頻率的單光子(光的最小單位)作為量子位元,使其可利用標準、現成的電信組件實現分散是、可擴展與模組化的光子架構。