經(jīng)典計算機的能力依舊在持續(xù)進(jìn)步，但人們早已開始探索量子計算，以期解決一些經(jīng)典計算無法解決的問題，或者提升計算效率，比如新材料研發(fā)，藥物研發(fā)等。

不過，不同量子計算技術(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。

但量子計算在持續(xù)去的突破。

雷峰網(wǎng)(公眾號：雷峰網(wǎng))消息，在今年的國際超算大會（ISC）上，英偉達(dá)、羅爾斯·羅伊斯和量子軟件公司Classiq宣布了一項量子計算新突破，羅爾斯·羅伊斯計劃使用新的電路發(fā)揮量子在量子計算電路（CFD）中的優(yōu)勢，同時使用經(jīng)典和量子計算方法來模擬噴氣發(fā)動機設(shè)計的性能。

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

對于加速計算的領(lǐng)軍者英偉達(dá)來說，在經(jīng)典和量子計算領(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)心的問題是，第一臺量子加速超級計算機何時會到來？

混合量子-經(jīng)典計算的兩個重要突破 

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

通過采用英偉達(dá)的量子計算平臺，羅爾斯·羅伊斯和量子軟件公司Classiq設(shè)計并模擬了世界上最大的計算流體力學(xué)（CFD）量子計算電路。這一電路測量深度為1000萬層，有39個量子位。羅爾斯·羅伊斯正在使用GPU為量子未來做準(zhǔn)備，盡管當(dāng)今的量子計算機僅能支持只有幾層的電路深度。

羅爾斯·羅伊斯計算科學(xué)研究員Leigh Lapworth直言：“將經(jīng)典和量子計算方法直接用于解決噴氣發(fā)動機的設(shè)計難題將幫助我們加快進(jìn)程并進(jìn)行更復(fù)雜的計算。”

對于混合量子-經(jīng)典計算向前突破同樣關(guān)鍵的是新實驗室的建立，該實驗室將與慕尼黑的ParTec AG一起在NVIDIA量子計算平臺的基礎(chǔ)上開發(fā)一臺經(jīng)典-量子超級計算機。同時，這個實驗室將由歐洲最大的跨學(xué)科研究中心之一——FZJ運營，并作為于利希量子計算用戶基礎(chǔ)設(shè)施（JUNIQ）的一部分。

JSC量子信息處理部主管Kristel Michielsen說：“混合量子-經(jīng)典系統(tǒng)正在使量子計算更接近現(xiàn)實，以解決單靠經(jīng)典計算無法解決的復(fù)雜問題。通過與英偉達(dá)合作建立這座模塊化量子計算實驗室，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，推動各個科學(xué)學(xué)科和行業(yè)實現(xiàn)更加廣泛的變革性進(jìn)展?！?/p>

“量子計算機將成為未來任何異構(gòu)超級計算機必不可少的組成部分?！盤arTec AG首席執(zhí)行官Bernhard Frohwitter認(rèn)為。

量子-經(jīng)典計算的成功需要什么？

混合量子-經(jīng)典計算中經(jīng)典計算關(guān)鍵硬件平臺包含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)一計算平臺。

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

這是因為，高速、低延遲的NVIDIA NVLink-C2C互連技術(shù)優(yōu)化了使用該超級芯片構(gòu)建的經(jīng)典系統(tǒng)與量子處理器或QPU的連接。同時，Grace Hopper每個節(jié)點共有600GB快速訪問內(nèi)存，令量子生態(tài)系統(tǒng)能夠進(jìn)一步擴大這些模擬的規(guī)模。

NVIDIA超大規(guī)模和高性能計算副總裁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)計了該電路，然后使用NVIDIA A100 Tensor Core GPU對其進(jìn)行模擬，而NVIDIA cuQuantum —— 一個包含經(jīng)過優(yōu)化、用于加快量子計算流程的庫和工具軟件開發(fā)工具套件保證了該流程的速度和規(guī)模。

與此類似，英偉達(dá)計劃與德國于利希研究中心（FZJ）的于利希超算中心（JSC）聯(lián)合建立的新實驗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)行量子計算模擬。

當(dāng)然，要實現(xiàn)模擬還需要借助實現(xiàn)了量子與經(jīng)典計算的緊密集成的英偉達(dá)量子計算平臺通過開源CUDA Quantum編程模型，以及NVIDIA cuQuantum軟件開發(fā)套件。

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

要創(chuàng)造第一臺量子加速超級計算機，最關(guān)鍵就是生態(tài)。生態(tài)是一個很大的概念，包含著軟件和硬件，還有更大技術(shù)、生產(chǎn)、應(yīng)用相關(guān)的所有個體和機構(gòu)。

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

比如，集成CUDA Quantum的最新QPU制造商ORCA Computing正在將其光子量子計算機與用于機器學(xué)習(xí)的GPU相結(jié)合。兩個熱門量子機器學(xué)習(xí)框架TensorFlow Quantum和TorchQuantum現(xiàn)在也集成了cuQuantum。

英偉達(dá)一個不可忽視的優(yōu)勢在于，如今全球大多數(shù)量子計算軟件均支持NVIDIA量子平臺的GPU加速功能。雷峰網(wǎng)

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