Nvidia представила платформу QODA для квантовых классических вычислений
На конференции Q2B в Токио, лидер графических процессоров и искусственного интеллекта Nvidia анонсирует QODA — свою квантово-оптимизированную архитектуру устройств, предназначенную для создания единой среды программирования для гибридных классических и квантовых вычислений.
QODA использует узкоспециализированную дисциплину квантовой разработки и делает ее доступной для более широкого круга разработчиков программного обеспечения. Но цель для графических процессоров Nvidia в квантовом мире более сложная, чем даже в ИИ и цель QODA — сделать ее простой.
Дивный новый квантовый мир
«Это совсем другой мир, чем десять лет назад, — сказал Тимоти Коста, директор Nvidia по продуктам для высокопроизводительных вычислений и квантовых вычислений. Коста объяснил, что стоит за прогрессом, которого добилась квантовая индустрия: «Мы видим, что индустрия переходит от систем с одним или двумя кубитами, большинство из которых находятся в академических кругах до сегодняшнего дня, к системам с более чем 200 кубитами, базирующимися в облаке”.
Кубиты являются грубым эквивалентом битов в классических вычислениях, но хотя их можно прочитать как имеющие значение ноль или единицу, кубиты могут иметь несколько значений одновременно, что делает их и аппаратное обеспечение, которое их реализует, сущностью квантовых компьютеров.
QODA приветствует всех разработчиков на борту
Кредо QODA заключается в том, чтобы помочь разработчикам, не специализирующимся на квантовых технологиях, воспользоваться прогрессом этой отрасли. В частности, он предназначен для разработчиков, занимающихся конкретными областями, включая поиск лекарств, химию, финансы и оптимизацию (в качестве общей вычислительной техники), где квантовые вычисления могут ускорить работу и сделать возможным решение проблем, которые в противном случае было бы невозможно решить с вычислительной точки зрения. Эти области лучше всего выигрывают от сочетания классических вычислений и квантовых вычислений.
Конечно, технология графических процессоров Nvidia уже является доминирующей платформой в мире высокопроизводительных вычислений. Но оказывается, что он имеет особое применение и с квантовой стороны. Это связано с тем, что хоть и графические процессоры не являются квантовым оборудованием, они могут служить более эффективной средой для эмуляции квантовых схем, чем ЦП, поскольку графические процессоры могут реализовывать методы вектора состояния и тензорной сети, которые ускоряют моделирование квантовых схем.
По сути, это означает, что большая система GPU, такая как платформа Nvidia DGX, может особенно хорошо справляться с гибридными сценариями, поскольку она предлагает один уровень физической инфраструктуры, который может обслуживать рабочие нагрузки как классических, так и квантовых вычислений.
QODA реализует этот новый потенциал «раздвоения личности» графических процессоров, предлагая единую платформу для гибридной разработки. В основе этого лежит cuQuantum SDK от Nvidia и её DGX Quantum Appliance. CuQuantum SDK позволяет разработчикам моделировать квантовые схемы на графических процессорах. Он включает интеграцию с платформами квантовых вычислений Cirq, Qiskit и Pennylane. DGX Quantum Appliance — это программный контейнер, который интегрирует фреймворки с cuQuantum и работает на любом оборудовании Nvidia.
Основываясь на этих технологиях, QODA предоставляет две вещи, которые помогут сделать квантовые вычисления более доступными для обычных разработчиков:
- Модель программирования на основе ядра для разработки квантовых вычислений с интерфейсами для распространенных языков программирования, таких как C++ и Python.
- Компилятор, который может сочетать инструкции, ориентированные на квантовые и классические вычисления, в одном и том же исходном коде, как показано на рисунке ниже.
Сочетание виртуального и физического
QODA и cuQuantum работают с эмулированными QPU (квантовыми процессорами) на оборудовании GPU, но они также работают и с физическими QPU, поэтому код, написанный на платформе, можно переносить между эмулируемой и физической средами.
На самом деле, QODA и cuQuatum были разработаны в партнерстве с многочисленными поставщиками квантовой техники, включая партнеров по аппаратному обеспечению, таких как IQM Quantum Computers, Pasqal, Quantinuum, Quantum Brilliance и Xanadu; партнеры по программному обеспечению/алгоритмам, такие как QC Ware и Zapata Computing; и суперкомпьютерные центры, включая Forschungszentrum Julich, Национальную лабораторию NERSC/Lawrence Berkeley и Национальную лабораторию Ок- Ридж .
Разнообразие задействованных партнеров по оборудованию означает, что QODA также работает с различными «модальностями» кубитов, включая сверхпроводимость, нейтральный атом, захваченный ион, алмазные процессоры и фотонику.
Что ждет Nvidia и квантовые технологии
Коста сообщил, что с помощью QODA Nvidia надеется предоставить разработчикам доступ к прорывным вычислительным технологиям и позволит ученым использовать квантовое ускорение, тесно связанное с лучшими супервычислениями на GPU.
Nvidia видит миссию QODA в том, чтобы заставить разработчиков, которые сосредоточены на классе приложений (а не на самих квантовых вычислениях), использовать квантовые вычисления и рассматривать их как технологию, которая может ускорить то, что они уже делают. Это прагматичный подход к внедрению квантовых вычислений, которые могут стать самым большим изменением в вычислительной технике с момента появления микрокомпьютера или даже мейнфрейма.
Цель Nvidia в ее партнерской стратегии с QODA состоит в том, чтобы объединить множество стартапов с вероятным эффектом продвижения сплоченности и экосистемы на квантовой арене. Это является ключом к совершенствованию пространства и повышению его привлекательности для корпоративных клиентов.
Точно так же, как Nvidia помогла сделать ИИ и автономные автомобили доступными для крупных клиентов, объявление QODA должно помочь сделать квантовые вычисления более индустриализированными и коммерчески жизнеспособными.