量子コンピューターは単体では動かない。実際の運用には、以下のような処理を担う大規模な古典コンピューティング基盤が必要になる。
GPUは主に次の役割を担う。
Alice & Bobとの協力は、まさにこのアーキテクチャの構築を目標としている。
CUDA‑Qは、CPU・GPU・QPUを単一プログラムから同時に利用できるハイブリッドプログラミングモデルを提供する。さらに特定の量子ハードウェアに依存しない「QPUアグノスティック」設計のため、Alice & Bobのcat‑qubitプロセッサーなど様々な量子アーキテクチャと統合できる。
このソフトウェア層により、研究機関やHPCセンターは、実機の量子ハードウェアがまだ限定的な段階でも大規模な量子ワークフローを試すことが可能になる。
Alice & Bobは独自のオープンソースライブラリ Dynamiqs を開発しており、量子システムの物理挙動や制御ダイナミクスのシミュレーションに使用している。
これにより研究者は、実機の量子デバイスを作る前に
などを詳細に検証できる。
この仕組みによりGPUは量子計算のリアルタイム処理に参加でき、次のようなタスクを担う。
フォールトトレラント量子計算では、測定結果に応じて制御を瞬時に変更する必要があるため、低遅延通信が重要な要素になる。
NVIDIAとAlice & Bobが目指しているのは、単独の量子マシンではなく、量子と古典計算を統合したハイブリッドスーパーコンピューターだ。
このモデルでは次のように役割が分担される。
このアプローチが成功すれば、量子コンピューターは研究室の実験装置から、世界中のスーパーコンピューティングセンターで使われる実用的な計算基盤へと進化する可能性がある。
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