NVIDIAは東京で開催されたQ2Bカンファレンスで、世界初の統合コンピューティングプラットフォームを発表した。このプログラミングプラットフォームは、AI、HPC、ヘルスケア、金融、テクノロジー研究など、幅広い分野における量子研究開発のブレークスルーを加速させるのに役立つだろう。
NVIDIA 量子最適化デバイス アーキテクチャ (QODA) は、量子コンピューティング分野の障害を克服することで、ハイブリッド量子古典コンピューティング開発を簡素化および合理化します。 QODA は、いくつかの最も強力なコンピューターと量子プロセッサにわたってオープンで統合された環境を構築し、科学の生産性を向上させ、量子研究の規模を拡大します。
量子コンピューティングとは何ですか？
NVIDIA の Dion Harris ブログ投稿によると、量子コンピューティングは並列計算を行うための洗練されたアプローチであり、素粒子を制御する物理学を使用して、今日のコンピューターのより単純なトランジスタを置き換えます。
量子コンピューターは、オンかオフか、1 か 0 のいずれかである従来のコンピューターのビットの代わりに、オン、オフ、またはその間の任意の値をとり得る計算単位である量子ビットを使用して計算します。中間状態に存在する量子ビットの能力 (重ね合わせと呼ばれる) は、計算方程式に強力な機能を追加し、量子コンピューターをある種の数学において優れたものにします。
現在のコンピューターは 0 ビットを使用して 255 から 0 までの任意の数値を表し、一度に 255 つずつ計算します。量子コンピューターは、XNUMX 量子ビットを同時に使用して XNUMX から XNUMX までのすべての数値を表すことができます。処理は順番ではなく同時に計算され、数秒で結果が得られます。
量子ビットを使用することで、量子コンピューターは、古典的なコンピューターが完了できたとしても数百年または数千年かかる計算を数分で完了できるようになります。
HPCおよびAI分野の専門家は、QODAを使用することで、既存のアプリケーションに量子コンピューティングを容易に組み込むことができます。これは、最新の量子プロセッサだけでなく、NVIDIA DGXシステムや、科学系スーパーコンピューティングセンターおよびパブリッククラウドで利用可能な多数のNVIDIA GPUを使用してシミュレーションされた将来の量子マシンも活用することで実現できます。
NVIDIA の HPC および量子コンピューティング製品担当ディレクター、Tim Costa 氏は次のように述べています。
「古典的コンピューティングと量子コンピューティングを組み合わせたハイブリッド ソリューションにより、科学的なブレークスルーが近い将来に起こる可能性があります。 QODA は開発者に強力で生産性の高いプログラミング モデルを提供することで、量子コンピューティングに革命をもたらします。」
NVIDIA cuQuantum SDK
今年初めに開催されたGTCの基調講演で、NVIDIAはGPU上で実行される量子回路シミュレーションを高速化するcuQuantum SDKを発表しました。初期の研究では、cuQuantumによって桁違いの高速化が実現できることが示唆されています。
NVIDIA と Caltech は、NVIDIA A100 Tensor コア GPU 上で実行される cuQuantum を使用して、最先端の量子回路シミュレーターを高速化しました。 Google Sycamore 回路の全回路シミュレーションからのサンプルを Selene 上で 9.3 分で生成しました。このタスクは 18 か月前、専門家らは数百万の CPU コアを使用すると数日かかると考えていました。
主要な量子組織はすでに NVIDIA GPU と NVIDIA cuQuantum ソフトウェア開発キット (SDK) を使用して、GPU 上での個々の量子回路シミュレーションの開発を加速しています。 QODA は NVIDIA の量子研究を拡張します
cuQuantum のシミュレーション環境を活用した取り組み。
NVIDIA はまた、量子ハードウェア プロバイダーである IQM Quantum Computers、Pasqal、Quantinuum、Quantum Brilliance、および Xanadu との QODA コラボレーションも発表しました。ソフトウェアプロバイダーのQC WareおよびZapata Computing。スーパーコンピューティング センターとしては、ユーリヒ国立研究所、ローレンス バークレー国立研究所、オークリッジ国立研究所があります。
QPU とハイブリッド システムに参入する
NVIDIA の Tim Costa 氏は、量子、QODA、古典量子ハイブリッド システムに焦点を当てたブログを投稿しました。その内容は、Jülich Unified Infrastructure for Quantum Computing (JUNIQ) の Kristel Michaelsen 氏とのディスカッションで強調されています。
ケルン近郊のユーリッヒ スーパーコンピューティング センターで量子プログラムを率いるミシェルセン氏は、次のように説明しました。
「今日の古典的なコンピューターだけを使い続けることはできません。エネルギーを大量に消費し、いくつかの問題を解決できないからです。しかし、それほど多くのエネルギーを消費しない量子コンピューターと組み合わせることで、最も複雑な問題のいくつかを解決できる可能性があると私は信じています。」
ティム氏は、量子プロセッサ、別名 QPU は量子力学の特性を利用し、原子レベルでプロセスをシミュレーションするのに理想的に適しており、化学と材料科学の根本的な進歩を可能にし、より効率的な電池からより効果的な医薬品に至るまであらゆるものに影響を与えると説明します。
いくつかの量子コンピューターのプロトタイプが利用可能ですが、それらはまだ初期段階にあり、商業的に関連する仕事に取り組むための能力や信頼性をサポートしていません。研究者たちは、この問題に対処するために、古典的な HPC システムと量子コンピューターをリンクさせています。ミシェルセン氏は、これにより「両方の長所を享受できる」と述べています。ユーリッヒ氏と他の研究者は現在、それらのシステムを構築しています。
ティムのJülich Quantumに関するブログ記事全文をご覧ください。
現在、量子コンピューティング業界は少数の主要企業によって支配されているため、NVIDIA QODA は、さまざまなハードウェアおよびソフトウェア プラットフォームにわたってオープンで相互運用可能な標準を活用できる新しいクラスの開発者を生み出す可能性があります。
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