Společnost NVIDIA na konferenci Q2B v Tokiu oznámila první platformu pro unifikované výpočty na světě . Programovací platforma pomůže urychlit průlomy v kvantovém výzkumu a vývoji v oblasti umělé inteligence, HPC, zdravotnictví, financí a technologického výzkumu.
Architektura kvantově optimalizovaných zařízení NVIDIA (QODA) zjednodušuje a zefektivňuje vývoj hybridních kvantově-klasických výpočtů překonáváním překážek v oblasti kvantových výpočtů. QODA vytváří otevřené a jednotné prostředí napříč některými z nejvýkonnějších počítačů a kvantových procesorů, čímž zlepšuje vědeckou produktivitu a umožňuje větší rozsah kvantového výzkumu.
Co je to kvantové počítání?
Podle blogového příspěvku Diona Harrise ze společnosti NVIDIA jsou kvantové výpočty sofistikovaným přístupem k provádění paralelních výpočtů, který využívá fyziku subatomárních částic k nahrazení jednodušších tranzistorů v dnešních počítačích.
Kvantové počítače počítají pomocí qubitů, výpočetních jednotek, které mohou být zapnuté, vypnuté nebo mít jakoukoli hodnotu mezi nimi, namísto bitů v tradičních počítačích, které jsou buď zapnuté, nebo vypnuté, jedna nebo nula. Schopnost qubitu žít v mezistavu – nazývaném superpozice – přidává do výpočetní rovnice silný potenciál, díky čemuž jsou kvantové počítače pro některé druhy matematiky nadřazené.
Počítače dnes používají osm bitů k reprezentaci libovolného čísla mezi 0 a 255 a provádějí výpočty jeden po druhém. Kvantový počítač může současně použít osm qubitů k reprezentaci každého čísla mezi 0 a 255. Zpracování probíhá simultánně, nikoli postupně, takže výsledky jsou k dispozici během několika sekund.
Pomocí qubitů by kvantové počítače mohly zvládnout výpočty během několika minut, které by klasickým počítačům trvaly stovky nebo tisíce let, kdyby je vůbec dokázaly dokončit.
Odborníci v oblasti HPC a umělé inteligence mohou pomocí QODA snadno přidat kvantové výpočty do stávajících aplikací, a to jak k dnešním kvantovým procesorům, tak k simulovaným budoucím kvantovým strojům s využitím systémů NVIDIA DGX a rozsáhlé instalované základny grafických procesorů NVIDIA dostupných ve vědeckých superpočítačových centrech a veřejných cloudech.
Podle Tima Costy, ředitele pro HPC a kvantové výpočetní produkty ze společnosti NVIDIA:
„Vědecké průlomy mohou nastat v blízké budoucnosti díky hybridním řešením kombinujícím klasické a kvantové výpočty. QODA způsobí revoluci v kvantových výpočtech tím, že vývojářům poskytne výkonný a produktivní programovací model.“
NVIDIA cuQuantum SDK
Během úvodního projevu na konferenci GTC začátkem tohoto roku společnost NVIDIA oznámila sadu SDK cuQuantum , která má urychlit simulace kvantových obvodů běžící na grafických procesorech. První práce naznačují, že cuQuantum bude schopen dosáhnout řádových zrychlení.
Společnosti NVIDIA a Caltech akcelerovaly nejmodernější kvantový obvodový simulátor s cuQuantum běžícím na grafických procesorech NVIDIA A100 Tensor Core. Vzorek z kompletní simulace obvodu Google Sycamore byl vygenerován za 9.3 minuty na bázi Selene, což je úkol, o kterém si experti před 18 měsíci mysleli, že by s využitím milionů jader CPU trval dny.
Přední kvantové organizace již používají grafické procesory NVIDIA a vývojovou sadu (SDK) softwaru NVIDIA cuQuantum k urychlení vývoje simulací jednotlivých kvantových obvodů na GPU. QODA rozšiřuje kvantový výzkum společnosti NVIDIA.
úsilí s využitím simulačních prostředí cuQuantum.
Společnost NVIDIA také oznámila spolupráci v rámci QODA s dodavateli kvantového hardwaru IQM Quantum Computers, Pasqal, Quantinuum, Quantum Brilliance a Xanadu; dodavateli softwaru QC Ware a Zapata Computing; a superpočítačovými centry Forschungszentrum Jülich, Lawrence Berkeley National Laboratory a Oak Ridge National Laboratory.
Vstupte do QPU a hybridních systémů
Tim Costa ze společnosti NVIDIA zveřejnil blog zaměřený na kvantové systémy, QODA a hybridní klasicko-kvantové systémy, jehož hlavním tématem byla diskuse s Kristel Michielsen z Jülich Unified Infrastructure for Quantum Computing (JUNIQ).
Michielsen, který vede kvantový program v superpočítačovém centru Jülich poblíž Kolína nad Rýnem, vysvětlil:
„Nemůžeme se obejít jen s dnešními klasickými počítači, protože spotřebovávají tolik energie a nedokážou vyřešit některé problémy. Ale ve spojení s kvantovými počítači, které nebudou spotřebovávat tolik energie, věřím, že by mohl existovat potenciál k vyřešení některých našich nejsložitějších problémů.“
Tim vysvětluje, že kvantové procesory, známé také jako QPU, využívají vlastnosti kvantové mechaniky a jsou ideální pro simulaci procesů na atomové úrovni, což umožňuje zásadní pokroky v chemii a materiálové vědě a ovlivňuje vše od účinnějších baterií až po účinnější léky.
Přestože je k dispozici několik prototypů kvantových počítačů, jsou stále v plenkách a nenabízejí dostatečný výkon ani spolehlivost pro řešení komerčně relevantních úloh. Výzkumníci propojují klasické HPC systémy s kvantovými počítači, aby tento problém vyřešili. Michielsen říká, že „nám to dá to nejlepší z obou světů“. Jülich a další výzkumníci tyto systémy vytvářejí již dnes.
Podívejte se na celý Timův blogový příspěvek o Jülich Quantum.
Vzhledem k tomu, že odvětví kvantových výpočtů v současné době dominuje několik klíčových hráčů, mohla by NVIDIA QODA vytvořit novou třídu vývojářů schopných využívat otevřené a interoperabilní standardy napříč různými hardwarovými a softwarovými platformami.
Zjistěte více o NVIDIA QODA.
Amazon