NVIDIA a annoncé la première plateforme informatique unifiée au monde lors de la conférence Q2B à Tokyo . Cette plateforme de programmation contribuera à accélérer les avancées de la recherche et du développement quantiques dans les domaines de l'IA, du calcul haute performance, de la santé, de la finance et de la recherche technologique.
NVIDIA Quantum Optimized Device Architecture (QODA) simplifie et rationalise le développement de l'informatique hybride quantique-classique en surmontant les obstacles dans le domaine de l'informatique quantique. QODA crée un environnement ouvert et unifié sur certains des ordinateurs et processeurs quantiques les plus puissants, améliorant la productivité scientifique et offrant une plus grande échelle dans la recherche quantique.
Qu'est-ce que l'informatique quantique?
Selon le blog Dion Harris de NVIDIA, l'informatique quantique est une approche sophistiquée pour effectuer des calculs parallèles, en utilisant la physique qui régit les particules subatomiques pour remplacer les transistors plus simplistes des ordinateurs d'aujourd'hui.
Les ordinateurs quantiques calculent à l'aide de qubits, des unités de calcul qui peuvent être activées, désactivées ou n'importe quelle valeur entre, au lieu des bits des ordinateurs traditionnels qui sont activés ou désactivés, un ou zéro. La capacité du qubit à vivre dans l'état intermédiaire - appelé superposition - ajoute une capacité puissante à l'équation informatique, rendant les ordinateurs quantiques supérieurs pour certains types de mathématiques.
Les ordinateurs utilisent aujourd'hui huit bits pour représenter n'importe quel nombre entre 0 et 255, effectuant des calculs un à la fois. Un ordinateur quantique peut utiliser simultanément huit qubits pour représenter chaque nombre entre 0 et 255. Le traitement est calculé simultanément plutôt que séquentiellement, fournissant des résultats en quelques secondes.
En utilisant des qubits, les ordinateurs quantiques pourraient exécuter des calculs en quelques minutes qui prendraient des centaines ou des milliers d'années aux ordinateurs classiques s'ils pouvaient même les terminer.
Les experts des domaines HPC et IA peuvent utiliser QODA pour ajouter facilement l'informatique quantique aux applications existantes, en tirant parti à la fois des processeurs quantiques actuels et des futures machines quantiques simulées à l'aide des systèmes NVIDIA DGX et d'une large base installée de GPU NVIDIA disponibles dans les centres de supercalcul scientifiques et les clouds publics.
Selon Tim Costa de NVIDIA, directeur des produits HPC et Quantum Computing :
« Des percées scientifiques peuvent se produire à court terme avec des solutions hybrides combinant calcul classique et calcul quantique. QODA révolutionnera l'informatique quantique en offrant aux développeurs un modèle de programmation puissant et productif.
SDK NVIDIA cuQuantum
Lors de la conférence GTC en début d'année, NVIDIA a annoncé le kit de développement logiciel cuQuantum (cuQuantum SDK) destiné à accélérer les simulations de circuits quantiques exécutées sur GPU. Les premiers résultats suggèrent que cuQuantum permettra d'obtenir des gains de vitesse considérables.
NVIDIA et Caltech ont accéléré un simulateur de circuit quantique de pointe avec cuQuantum fonctionnant sur les GPU NVIDIA A100 Tensor Core. Il a généré un échantillon à partir d'une simulation de circuit complet du circuit Google Sycamore en 9.3 minutes sur Selene, une tâche qui, il y a 18 mois, les experts pensaient qu'elle prendrait des jours en utilisant des millions de cœurs de processeur.
Les principales organisations quantiques utilisent déjà les GPU NVIDIA et le kit de développement logiciel (SDK) NVIDIA cuQuantum pour accélérer le développement de simulations de circuits quantiques individuels sur les GPU. QODA étend la recherche quantique de NVIDIA
efforts en tirant parti des environnements de simulation de cuQuantum.
NVIDIA a également annoncé des collaborations QODA avec les fournisseurs de matériel quantique IQM Quantum Computers, Pasqal, Quantinuum, Quantum Brilliance et Xanadu ; les fournisseurs de logiciels QC Ware et Zapata Computing ; et les centres de calcul intensif Forschungszentrum Jülich, Lawrence Berkeley National Laboratory et Oak Ridge National Laboratory.
Entrez dans le QPU et les systèmes hybrides
Tim Costa de NVIDIA a publié un blog axé sur les systèmes quantiques, QODA et hybrides classique-quantique, mis en évidence par une discussion avec Kristel Michielsen de Jülich Unified Infrastructure for Quantum Computing (JUNIQ).
Michielsen, qui dirige le programme quantique au Jülich Supercomputing Center près de Cologne, a expliqué :
« Nous ne pouvons pas continuer avec les seuls ordinateurs classiques d'aujourd'hui car ils consomment tellement d'énergie et ils ne peuvent pas résoudre certains problèmes. Mais associé à des ordinateurs quantiques qui ne consommeront pas autant d'énergie, je pense qu'il pourrait y avoir le potentiel de résoudre certains de nos problèmes les plus complexes.
Tim explique que les processeurs quantiques, alias QPU, exploitent les propriétés de la mécanique quantique et sont parfaitement adaptés à la simulation de processus au niveau atomique, permettant des avancées fondamentales en chimie et en science des matériaux, affectant tout, des batteries plus efficaces aux médicaments plus efficaces.
Bien que plusieurs prototypes d'ordinateurs quantiques soient disponibles, ils en sont encore à leurs balbutiements et ne disposent pas de la puissance ou de la fiabilité nécessaires pour s'attaquer à des travaux commercialement pertinents. Les chercheurs relient les systèmes HPC classiques aux ordinateurs quantiques pour résoudre ce problème. Michielsen dit que cela "nous donnera le meilleur des deux mondes". Jülich et d'autres chercheurs construisent ces systèmes aujourd'hui.
Consultez l'article complet de Tim sur le blog de Jülich Quantum.
L'industrie de l'informatique quantique étant actuellement dominée par quelques acteurs clés, NVIDIA QODA pourrait créer une nouvelle classe de développeurs capables de tirer parti de normes ouvertes et interopérables sur diverses plates-formes matérielles et logicielles.
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