搶先手 英偉達GPU和量子計算機連接

Nvidia正在通過其具有Tensor功能（在新標籤中打開）的量子模擬工具包cuQuantum，加速其在GPU和量子計算領域的溝通。通過它，該公司旨在以今天的NISQ（噪聲中尺度量子）系統無法達到的方式加速量子電路模擬工作負載。但爲了實現這一目標，該公司將賭注押在量子和經典系統之間的進一步整合，以實現混合解決方案。不出所料，GPU在Nvidia的量子發展中處於領先地位。

Nvidia已經將目光投向了創建一個低延遲的連接，可以將其GPU--及其具有量子模擬能力的Tensor核心--與當前和即將到來的QPU（量子處理單元）連接起來。這裡的目的是利用GPU強大的並行處理能力，將其用於量子特定的工作負載，如電路優化、校準和糾錯，同時解除量子和經典系統之間的通信瓶頸。

Nvidia的量子計算方法的另一個要素是提供一個通用的軟件層，與該公司的CUDA編程模型並無不同。

這個想法是爲了讓這個編程模型大大簡化與QPU和量子模擬的代碼級互動，這仍然是在相當於低級別的彙編代碼中完成的。其目的是簡化一個量子化的、統一的編程模型和編譯器工具鏈（在新標籤中打開），抽象出不同的QPU，以便更集中地使用量子能力。Nvidia希望通過允許用戶將他們的HPC（高性能計算）應用程序部分移植到模擬QPU上，然後再向處理器本身過渡，從而促進從經典到量子經典工作負載的過渡。

據NVidia稱，有幾十個組織已經在利用其cuQuantum工具包來支持他們的量子工作。亞馬遜網絡服務已經通過其Braket服務（在新標籤中打開）提供了cuQuantum集成，展示了量子機器學習工作負載的900倍速度。其他利用Nvidia cuQuantum的平臺包括谷歌的qsim、IBM的Qiskit Aer、Xanadu的PennyLane、Classiq的量子算法設計平臺。Nvidia最近利用其cuQuantum框架和由其DGX SuperPODs驅動的超強大的Selene超級計算機，在量子計算模擬方面取得了世界紀錄（在新標籤中打開）。

加入Nvidia發展中的cuQuantum生態系統的是Menten AI，這是一家藥物發現初創公司，旨在利用cuQuantum的張量網絡庫來模擬蛋白質相互作用和新藥物分子。其目的是加快藥物設計，其工作負荷自然適合量子計算的概率性質。

"Menten AI的首席科學家Alexey Galda說："雖然能夠運行這些算法的量子計算硬件仍在開發之中，但像NVIDIA cuQuantum這樣的經典計算工具對於推動量子算法的發展至關重要。

Nvidia通過其CUDA軟件堆棧實現了顯著的HPC市場滲透，而該公司似乎旨在通過cuQuantum爲量子領域重複這一成就。在世界範圍內最複雜的研究領域之一，這聽起來當然是一個精簡的軟件包將有助於加速通往量子的飛躍之路。