經(jīng)典計(jì)算機(jī)的能力依舊在持續(xù)進(jìn)步，但人們?cè)缫验_(kāi)始探索量子計(jì)算，以期解決一些經(jīng)典計(jì)算無(wú)法解決的問(wèn)題，或者提升計(jì)算效率，比如新材料研發(fā)，藥物研發(fā)等。

不過(guò)，不同量子計(jì)算技術(shù)路徑都面臨著棘手的技術(shù)難題，典型的如量子比特的構(gòu)建。

但量子計(jì)算在持續(xù)去的突破。

雷峰網(wǎng)消息，在今年的國(guó)際超算大會(huì)（ISC）上，英偉達(dá)、羅爾斯·羅伊斯和量子軟件公司Classiq宣布了一項(xiàng)量子計(jì)算新突破，羅爾斯·羅伊斯計(jì)劃使用新的電路發(fā)揮量子在量子計(jì)算電路（CFD）中的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)使用經(jīng)典和量子計(jì)算方法來(lái)模擬噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)的性能。

英偉達(dá)還在ISC上宣布計(jì)劃與德國(guó)于利希研究中心（FZJ）的于利希超算中心（JSC）聯(lián)合建立一座新的實(shí)驗(yàn)室，朝著混合量子-經(jīng)典計(jì)算邁出了重要一步。

對(duì)于加速計(jì)算的領(lǐng)軍者英偉達(dá)來(lái)說(shuō)，在經(jīng)典和量子計(jì)算領(lǐng)域的探索，是其領(lǐng)導(dǎo)力以及前瞻性的體現(xiàn)。

更讓人關(guān)心的問(wèn)題是，第一臺(tái)量子加速超級(jí)計(jì)算機(jī)何時(shí)會(huì)到來(lái)？

混合量子-經(jīng)典計(jì)算的兩個(gè)重要突破 

噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)是地球上最復(fù)雜的設(shè)備之一，其設(shè)計(jì)成本非常高昂，而且計(jì)算難度極大。羅爾斯·羅伊斯選擇借助量子計(jì)算幫助設(shè)計(jì)噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)，目標(biāo)是不斷提高噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)效率。

通過(guò)采用英偉達(dá)的量子計(jì)算平臺(tái)，羅爾斯·羅伊斯和量子軟件公司Classiq設(shè)計(jì)并模擬了世界上最大的計(jì)算流體力學(xué)（CFD）量子計(jì)算電路。這一電路測(cè)量深度為1000萬(wàn)層，有39個(gè)量子位。羅爾斯·羅伊斯正在使用GPU為量子未來(lái)做準(zhǔn)備，盡管當(dāng)今的量子計(jì)算機(jī)僅能支持只有幾層的電路深度。

羅爾斯·羅伊斯計(jì)算科學(xué)研究員Leigh Lapworth直言：“將經(jīng)典和量子計(jì)算方法直接用于解決噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)難題將幫助我們加快進(jìn)程并進(jìn)行更復(fù)雜的計(jì)算?！?/p>

對(duì)于混合量子-經(jīng)典計(jì)算向前突破同樣關(guān)鍵的是新實(shí)驗(yàn)室的建立，該實(shí)驗(yàn)室將與慕尼黑的ParTec AG一起在NVIDIA量子計(jì)算平臺(tái)的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)一臺(tái)經(jīng)典-量子超級(jí)計(jì)算機(jī)。同時(shí)，這個(gè)實(shí)驗(yàn)室將由歐洲最大的跨學(xué)科研究中心之一——FZJ運(yùn)營(yíng)，并作為于利希量子計(jì)算用戶(hù)基礎(chǔ)設(shè)施（JUNIQ）的一部分。

JSC量子信息處理部主管Kristel Michielsen說(shuō)：“混合量子-經(jīng)典系統(tǒng)正在使量子計(jì)算更接近現(xiàn)實(shí)，以解決單靠經(jīng)典計(jì)算無(wú)法解決的復(fù)雜問(wèn)題。通過(guò)與英偉達(dá)合作建立這座模塊化量子計(jì)算實(shí)驗(yàn)室，JSC的研究人員可以在化學(xué)和材料科學(xué)領(lǐng)域取得前所未有的進(jìn)步，推動(dòng)各個(gè)科學(xué)學(xué)科和行業(yè)實(shí)現(xiàn)更加廣泛的變革性進(jìn)展。”

“量子計(jì)算機(jī)將成為未來(lái)任何異構(gòu)超級(jí)計(jì)算機(jī)必不可少的組成部分?！盤(pán)arTec AG首席執(zhí)行官Bernhard Frohwitter認(rèn)為。

量子-經(jīng)典計(jì)算的成功需要什么？

混合量子-經(jīng)典計(jì)算中經(jīng)典計(jì)算關(guān)鍵硬件平臺(tái)包含CPU和GPU，比如上面提到的突破性進(jìn)展中都采用英偉達(dá)的統(tǒng)一計(jì)算平臺(tái)。

Grace Hopper超級(jí)芯片集NVIDIA Hopper架構(gòu)GPU的性能與NVIDIA Grace CPU的多功能性于一身，堪稱(chēng)超大規(guī)模量子模擬工作負(fù)載的理想選擇。

這是因?yàn)?，高速、低延遲的NVIDIA NVLink-C2C互連技術(shù)優(yōu)化了使用該超級(jí)芯片構(gòu)建的經(jīng)典系統(tǒng)與量子處理器或QPU的連接。同時(shí)，Grace Hopper每個(gè)節(jié)點(diǎn)共有600GB快速訪(fǎng)問(wèn)內(nèi)存，令量子生態(tài)系統(tǒng)能夠進(jìn)一步擴(kuò)大這些模擬的規(guī)模。

NVIDIA超大規(guī)模和高性能計(jì)算副總裁Ian Buck介紹，羅爾斯·羅伊斯及其合作伙伴——以色列公司Classiq先是使用Classiq的合成引擎設(shè)計(jì)了該電路，然后使用NVIDIA A100 Tensor Core GPU對(duì)其進(jìn)行模擬，而NVIDIA cuQuantum —— 一個(gè)包含經(jīng)過(guò)優(yōu)化、用于加快量子計(jì)算流程的庫(kù)和工具軟件開(kāi)發(fā)工具套件保證了該流程的速度和規(guī)模。

與此類(lèi)似，英偉達(dá)計(jì)劃與德國(guó)于利希研究中心（FZJ）的于利希超算中心（JSC）聯(lián)合建立的新實(shí)驗(yàn)室目前正在使用搭載3744顆NVIDIA A100 Tensor Core GPU的JUWELS加速系統(tǒng)進(jìn)行量子計(jì)算模擬。

當(dāng)然，要實(shí)現(xiàn)模擬還需要借助實(shí)現(xiàn)了量子與經(jīng)典計(jì)算的緊密集成的英偉達(dá)量子計(jì)算平臺(tái)通過(guò)開(kāi)源CUDA Quantum編程模型，以及NVIDIA cuQuantum軟件開(kāi)發(fā)套件。

NVIDIA高性能計(jì)算兼量子計(jì)算總監(jiān)Timothy Costa認(rèn)為，“ NVIDIA與于利希超級(jí)計(jì)算中心、ParTec等創(chuàng)新者的合作是量子-經(jīng)典計(jì)算領(lǐng)域的一座重要里程碑，不僅使無(wú)數(shù)新的研究人員能夠使用量子-經(jīng)典計(jì)算，而且距離第一臺(tái)量子加速超級(jí)計(jì)算機(jī)又近了一步?！?/p>

要?jiǎng)?chuàng)造第一臺(tái)量子加速超級(jí)計(jì)算機(jī)，最關(guān)鍵就是生態(tài)。生態(tài)是一個(gè)很大的概念，包含著軟件和硬件，還有更大技術(shù)、生產(chǎn)、應(yīng)用相關(guān)的所有個(gè)體和機(jī)構(gòu)。

可以看到，英偉達(dá)作為量子計(jì)算的探索者，也在推動(dòng)混合量子-經(jīng)典計(jì)算生態(tài)的發(fā)展。

比如，集成CUDA Quantum的最新QPU制造商O(píng)RCA Computing正在將其光子量子計(jì)算機(jī)與用于機(jī)器學(xué)習(xí)的GPU相結(jié)合。兩個(gè)熱門(mén)量子機(jī)器學(xué)習(xí)框架TensorFlow Quantum和TorchQuantum現(xiàn)在也集成了cuQuantum。

英偉達(dá)一個(gè)不可忽視的優(yōu)勢(shì)在于，如今全球大多數(shù)量子計(jì)算軟件均支持NVIDIA量子平臺(tái)的GPU加速功能。雷峰網(wǎng)(公眾號(hào)：雷峰網(wǎng))

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