NVIDIA investerer i kvante-startup: Sådan skal Alice & Bob bygge hybrid-supercomputere med GPU'er

Finansiering til fejltolerant kvantehardware

Alice & Bob satser på en specialiseret type kvantebit kaldet en kat-kubit, der er designet til at undertrykke bestemte typer fejl, som typisk påvirker kvantesystemer. Ved at reducere fejlraten på hardwaredelen sænkes behovet for omfattende kvantefejlkorrektion – en af de største barrierer for at bygge nyttige kvantecomputere.

Den udvidede Series B-runde skal hjælpe virksomheden med at accelerere forskning og udvikling samt fortsætte med at bygge store kvantemaskiner baseret på denne arkitektur.

Selvom størrelsen af NVentures' investering ikke er offentliggjort, afspejler den NVIDIA's voksende interesse i kvante-økosystemet og en strategi om at støtte hardwarebyggere, der kan integreres med NVIDIA's accelerator-stak.

Hvorfor kvantecomputere har brug for GPU'er

Moderne kvantesystemer kan ikke operere isoleret. De kræver omfattende klassisk computerinfrastruktur til at kompilere kvantekredsløb, simulere algoritmer, bearbejde måleresultater og køre fejlkorrektionsrutiner.

NVIDIA's strategi er at forbinde kvanteprocessorer (QPU'er) med AI-supercomputere bygget på GPU'er. Ifølge NVIDIA vil nyttig kvantecomputering sandsynligvis opstå i hybride systemer, der tæt integrerer QPU'er med klassiske acceleratorressourcer.

Denne hybride model gør det muligt for GPU'er at:

• Simulere og validere kvantealgoritmer, før de køres på rigtig hardware
• Optimere kredsløb og kompilere kvanteprogrammer
• Udføre kontrol- og afkodningsopgaver i realtid under kvanteberegninger

Samarbejdet med Alice & Bob er designet til at opbygge netop denne type arkitektur.

CUDA-Q: Softwarelaget til hybride kvanteprogrammer

En central komponent i partnerskabet er NVIDIA CUDA-Q, en open source-platform til kvanteudvikling, der er målrettet hybride kvante-klassiske arbejdsbelastninger.

CUDA-Q giver udviklere mulighed for at skrive programmer, der kører på tværs af CPU'er, GPU'er og QPU'er samtidigt i en samlet programmeringsmodel. Platformen er QPU-agnostisk, hvilket betyder, at den kan integreres med flere forskellige kvantehardwareteknologier, herunder Alice & Bobs kat-kubit-processorer.

Dette softwarelag gør det muligt for forskere og HPC-centre at eksperimentere med store kvantearbejdsgange, selv når den egentlige kvantehardware er begrænset.

cuQuantum og GPU-accelereret kvantesimulering

Før algoritmer kører på rigtig kvantehardware, skal de ofte simuleres i stor skala. NVIDIA's cuQuantum softwareudviklingskit accelererer disse simuleringer på GPU'er og giver forskere mulighed for at studere kvantekredsløb med en ydeevne, der rækker ud over, hvad nuværende kvanteprocessorer alene kan opnå.

Denne evne er særlig værdifuld i de tidlige faser af kvantehardwareudvikling, hvor simulering hjælper med at validere arkitekturer, algoritmer og kontrolsystemer.

Dynamiqs: Simulering af kat-kubit-fysik på GPU'er

Alice & Bobs open source-bibliotek Dynamiqs fokuserer på at simulere fysikken og kontrol-dynamikken i kvantesystemer. Virksomheden har integreret CUDA-Q i Dynamiqs, hvilket muliggør GPU-acceleration til store simuleringer af kat-kubitsystemer.

Tidlige benchmarks viser, at integrationen kan forbedre simulationseffektiviteten med op til 75×, hvilket gør det lettere for forskere at modellere kvanteenheder, før den egentlige hardware tages i brug.

Disse simuleringer hjælper med at finjustere kontrolprotokoller, optimere fejlkorrektionsteknikker og guide hardwaredesign.

NVQLink: Forbindelse af GPU'er og kvanteprocessorer

På systemarkitekturniveau samarbejder Alice & Bob og NVIDIA om NVQLink, en åben platform designet til at forbinde GPU'er direkte med kvanteprocessorer.

NVQLink kobler en konventionel supercomputer-vært tæt sammen med en kvantesystemcontroller, så GPU'er kan deltage i kvantearbejdsgange i realtid.

I praksis gør det det muligt for GPU'er at håndtere opgaver som:

• Kredsløbskompilering
• Realtidsafkodning til kvantefejlkorrektion
• Dynamisk kalibrering af kubitter
• Feedbackkontrol under kvanteberegninger

Kommunikation med lav latenstid mellem kvanteprocessoren og GPU-infrastrukturen er afgørende for fejltolerant kvantecomputering, hvor kontrolsystemer skal reagere hurtigt på måleresultater.

Mod hybride kvante-klassiske supercomputere

Det overordnede mål med NVIDIA–Alice & Bob-partnerskabet er ikke en standalone kvantemaskine, men hybride kvante-klassiske supercomputerplatforme, der er egnede til high-performance computing (HPC)-centre.

I sådanne systemer:

• Kvanteprocessorer udfører specialiserede kvanteoperationer.
• GPU'er håndterer simulering, orkestrering og kontrolopgaver i realtid.
• Hybride softwareplatforme som CUDA-Q koordinerer arbejdsgange på tværs af alle computerressourcer.

Ved at integrere kat-kubit-processorer med NVIDIA's accelerator-økosystem sigter virksomhederne mod at gøre kvantehardware lettere at implementere i samme infrastruktur, som moderne AI- og HPC-systemer bruger.

Hvis det lykkes, kan denne tilgang flytte kvantecomputering fra isolerede laboratorieenheder mod praktiske hybride supercomputere, der kan løse virkelige problemer.