英偉達在東京舉行的Q2B大會上發表了全球首個統一運算平台。該程式設計平台將有助於加速人工智慧、高效能運算、醫療健康、金融和科技研究等領域的量子研發突破。
NVIDIA Quantum Optimized Device Architecture (QODA) 通過克服量子計算領域的障礙，簡化了混合量子經典計算的開發。 QODA 在一些最強大的計算機和量子處理器之間創建了一個開放、統一的環境，提高了科學生產力並擴大了量子研究的規模。
什麼是量子計算？
根據 NVIDIA 的 Dion Harris 博客文章，量子計算是一種進行並行計算的複雜方法，它使用支配亞原子粒子的物理學來取代當今計算機中更簡單的晶體管。
量子計算機使用量子位進行計算，計算單元可以是開、關或任何介於兩者之間的值，而不是傳統計算機中開或關、一或零的位。 量子位處於中間狀態的能力——稱為疊加——為計算方程增加了強大的能力，使量子計算機在某些數學方面更勝一籌。
今天的計算機使用八位來表示 0 到 255 之間的任何數字，一次進行一個計算。 量子計算機可以同時使用八個量子位來表示 0 到 255 之間的每個數字。處理是同時計算的，而不是順序計算的，在幾秒鐘內提供結果。
使用量子位，量子計算機可以在幾分鐘內快速完成計算，而傳統計算機如果能夠完成這些計算則需要數百或數千年的時間。
HPC 和 AI 領域的專家可以使用 QODA 輕鬆地將量子運算添加到現有應用程式中，利用當今的量子處理器以及使用NVIDIA DGX系統和科學超級計算中心和公有雲中大量已安裝的 NVIDIA GPU 模擬的未來量子機器。
NVIDIA 的 HPC 和量子計算產品總監 Tim Costa 表示：
“通過結合經典計算和量子計算的混合解決方案，短期內可能會出現科學突破。 QODA 將為開發人員提供強大而高效的編程模型，從而徹底改變量子計算。”
NVIDIA cuQuantum SDK
在今年稍早的GTC主題演講中，NVIDIA發布了cuQuantum SDK，旨在加速在GPU上運行的量子電路模擬。早期研究表明，cuQuantum能夠帶來數量級的速度提升。
NVIDIA 和加州理工學院使用在 NVIDIA A100 Tensor Core GPU 上運行的 cuQuantum 加速了最先進的量子電路模擬器。 它在 Selene 上用了 9.3 分鐘從 Google Sycamore 電路的全電路仿真中生成了一個樣本，而在 18 個月前，專家認為使用數百萬個 CPU 內核需要數天才能完成這項任務。
領先的量子組織已經在使用 NVIDIA GPU 和 NVIDIA cuQuantum 軟件開發套件 (SDK) 來加速 GPU 上單個量子電路模擬的開發。 QODA 擴展了 NVIDIA 的量子研究
通過利用 cuQuantum 的模擬環境所做的努力。
NVIDIA 還宣布了 QODA 與量子硬件供應商 IQM Quantum Computers、Pasqal、Quantinuum、Quantum Brilliance 和 Xanadu 的合作； 軟件供應商 QC Ware 和 Zapata Computing； 和超級計算中心 Forschungszentrum Jülich、勞倫斯伯克利國家實驗室和橡樹嶺國家實驗室。
進入 QPU 和混合系統
NVIDIA 的 Tim Costa 發布了一篇專注於量子、QODA 和混合經典量子系統的博客，重點介紹了與 Jülich Unified Infrastructure for Quantum Computing (JUNIQ) 的 Kristel Michielsen 的討論。
在科隆附近的 Jülich 超級計算中心領導量子項目的 Michielsen 解釋說：
“我們不能繼續使用今天的經典計算機，因為它們消耗太多能量，而且它們無法解決一些問題。 但與不會消耗那麼多能量的量子計算機配合使用，我相信有可能解決我們一些最複雜的問題。”
Tim 解釋說，量子處理器（又名 QPU）利用量子力學的特性，非常適合模擬原子級的過程，從而實現化學和材料科學的根本性進步，影響從更高效的電池到更有效的藥物等方方面面。
儘管有幾個原型量子計算機可用，但它們仍處於起步階段，不支持處理商業相關工作的能力或可靠性。 研究人員正在將經典 HPC 系統與量子計算機聯繫起來以解決這個問題。 Michielsen 說它“將讓我們兩全其美。” Jülich 和其他研究人員今天正在構建這些系統。
請查看 Tim 關於Jülich Quantum的完整部落格文章。
由於目前量子計算行業由少數主要參與者主導，NVIDIA QODA 可以創建一個新的開發人員類別，能夠在各種硬件和軟件平台上利用開放和可互操作的標準。
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