NVIDIA Labur dalam Startup Kuantum Alice & Bob: Membina Superkomputer Hibrid Kuantum-GPU

Pembiayaan untuk Memajukan Perkakasan Kuantum Kalis Ralat

Alice & Bob memberi tumpuan kepada jenis bit kuantum khusus yang dipanggil cat qubit, direka untuk menekan jenis ralat tertentu yang sering menjejaskan sistem kuantum. Dengan mengurangkan kadar ralat pada peringkat perkakasan, cat qubit bertujuan untuk mengurangkan overhed yang diperlukan untuk pembetulan ralat kuantum—salah satu halangan terbesar untuk membina komputer kuantum yang berguna.

Pembiayaan Siri B yang diperluaskan ini akan membantu syarikat mempercepatkan penyelidikan dan pembangunan serta terus membina mesin kuantum berskala besar berdasarkan seni bina ini.

Walaupun saiz pelaburan individu NVentures tidak didedahkan, pembiayaan ini mencerminkan minat NVIDIA yang semakin meningkat dalam ekosistem pengkomputeran kuantum dan strateginya untuk menyokong pembina perkakasan yang boleh diintegrasikan dengan timbunan pengkomputeran dipercepatkannya.

Mengapa Komputer Kuantum Memerlukan GPU

Sistem kuantum moden tidak boleh beroperasi secara bersendirian. Mereka memerlukan infrastruktur pengkomputeran klasik yang luas untuk menyusun litar kuantum, mensimulasikan algoritma, memproses hasil pengukuran, dan menjalankan rutin pembetulan ralat.

Strategi NVIDIA adalah untuk menghubungkan unit pemprosesan kuantum (QPU) dengan superkomputer kelas AI yang dibina di atas GPU. Menurut NVIDIA, pengkomputeran kuantum yang berguna mungkin akan muncul daripada sistem hibrid yang mengintegrasikan QPU dengan sumber pengkomputeran dipercepatkan klasik secara rapat.

Model hibrid ini membolehkan GPU:

• Mensimulasikan dan mengesahkan algoritma kuantum sebelum menjalankannya pada perkakasan sebenar
• Mengoptimumkan litar dan menyusun program kuantum
• Menjalankan tugas kawalan dan penyahkodan masa nyata semasa pengiraan kuantum

Kerjasama dengan Alice & Bob direka untuk membina seni bina seperti ini.

CUDA‑Q: Lapisan Perisian untuk Program Kuantum Hibrid

Komponen utama perkongsian ini ialah NVIDIA CUDA‑Q, platform pembangunan kuantum sumber terbuka yang direka untuk beban kerja hibrid kuantum-klasik.

CUDA‑Q membolehkan pembangun menulis program yang berjalan merentasi CPU, GPU, dan QPU secara serentak menggunakan model pengaturcaraan bersatu. Platform ini juga QPU-agnostik, bermakna ia boleh diintegrasikan dengan pelbagai teknologi perkakasan kuantum, termasuk pemproses cat-qubit Alice & Bob.

Lapisan perisian ini membolehkan penyelidik dan pusat HPC bereksperimen dengan aliran kerja kuantum berskala besar walaupun perkakasan kuantum sebenar masih terhad.

cuQuantum dan Simulasi Kuantum Dipercepatkan GPU

Sebelum algoritma dijalankan pada perkakasan kuantum sebenar, ia selalunya perlu disimulasikan pada skala besar. Kit pembangunan perisian cuQuantum NVIDIA mempercepatkan simulasi ini pada GPU, membolehkan penyelidik mengkaji litar kuantum dengan prestasi melebihi apa yang boleh dicapai oleh pemproses kuantum semasa sahaja.

Keupayaan ini sangat berharga semasa peringkat awal pembangunan perkakasan kuantum, apabila simulasi membantu mengesahkan seni bina, algoritma, dan sistem kawalan.

Dynamiqs: Mensimulasikan Fizik Cat-Qubit pada GPU

Pustaka sumber terbuka Dynamiqs Alice & Bob memberi tumpuan kepada mensimulasikan fizik dan dinamik kawalan sistem kuantum. Syarikat itu telah mengintegrasikan CUDA‑Q ke dalam Dynamiqs, membolehkan pecutan GPU untuk simulasi berskala besar sistem cat-qubit.

Penanda aras awal menunjukkan integrasi ini boleh meningkatkan kecekapan simulasi sebanyak sehingga 75×, memudahkan penyelidik memodelkan peranti kuantum sebelum menggunakan perkakasan sebenar.

Simulasi ini membantu memperhalusi protokol kawalan, mengoptimumkan teknik pembetulan ralat, dan membimbing reka bentuk perkakasan.

NVQLink: Menghubungkan GPU dan Pemproses Kuantum

Pada tahap seni bina sistem, Alice & Bob dan NVIDIA bekerjasama dalam NVQLink, platform terbuka yang direka untuk menghubungkan GPU secara langsung dengan pemproses kuantum.

NVQLink menggabungkan hos superkomputer konvensional dengan pengawal sistem kuantum secara rapat, membolehkan GPU mengambil bahagian dalam beban kerja kuantum dalam masa nyata.

Secara praktikal, ini membolehkan GPU mengendalikan tugas seperti:

• Penyusunan litar
• Penyahkodan masa nyata untuk pembetulan ralat kuantum
• Penentukuran dinamik qubit
• Kawalan maklum balas semasa pengiraan kuantum

Komunikasi latensi rendah antara pemproses kuantum dan infrastruktur GPU adalah kritikal untuk pengkomputeran kuantum kalis ralat, di mana sistem kawalan mesti bertindak balas dengan pantas kepada hasil pengukuran.

Ke Arah Superkomputer Hibrid Kuantum-Klasik

Matlamat yang lebih luas daripada perkongsian NVIDIA–Alice & Bob bukanlah mesin kuantum yang berdiri sendiri, sebaliknya platform superkomputer hibrid kuantum-klasik yang sesuai untuk pusat pengkomputeran prestasi tinggi (HPC).

Dalam sistem sedemikian:

• Pemproses kuantum melaksanakan operasi kuantum khusus.
• GPU mengendalikan simulasi, orkestrasi, dan tugas kawalan masa nyata.
• Platform perisian hibrid seperti CUDA‑Q menyelaras aliran kerja merentas semua sumber pengkomputeran.

Dengan mengintegrasikan pemproses cat-qubit dengan ekosistem pengkomputeran dipercepatkan NVIDIA, syarikat-syarikat ini menyasarkan untuk menjadikan perkakasan kuantum lebih mudah digunakan dalam infrastruktur yang sama dengan sistem AI dan HPC moden.

Jika berjaya, pendekatan ini boleh membantu memindahkan pengkomputeran kuantum daripada peranti makmal terpencil ke arah superkomputer hibrid praktikal yang mampu menyelesaikan masalah dunia sebenar.