量子計(jì)算迎新未來：混合量子—經(jīng)典計(jì)算的關(guān)鍵突破

　　前言：

　　NVIDIA的量子生態(tài)系統(tǒng)正在全球范圍內(nèi)擴(kuò)展，大量的量子計(jì)算研究現(xiàn)在都在NVIDIA GPU上進(jìn)行。

　　現(xiàn)在流行的量子機(jī)器學(xué)習(xí)框架，如TensorFlow Quantum和TorchQuantum，也已經(jīng)集成了cuQuantum。

　　這些跨領(lǐng)域的合作和創(chuàng)新，大大推動(dòng)了量子計(jì)算的發(fā)展，當(dāng)今世界上大多數(shù)量子計(jì)算軟件都支持使用NVIDIA量子平臺(tái)的GPU加速。

　　作者 | 方文三

　　今年股市上最大的事件

　　5月30日，英偉達(dá)盤前漲幅擴(kuò)大至近4%，股價(jià)突破404美元/股，總市值突破萬(wàn)億美元。

　　此前，全球只有五家公司跨過了這道萬(wàn)億門檻——蘋果、微軟、Alphabet、亞馬遜，和沙特阿美石油公司。

　　就在公司市值突破萬(wàn)億美元的前一天，黃仁勛現(xiàn)身中國(guó)臺(tái)北舉辦的Computex大會(huì)表示，先進(jìn)的AI技術(shù)預(yù)示著一個(gè)“新的計(jì)算時(shí)代”。我們已到達(dá)生成式AI引爆點(diǎn)。從此，全世界的每個(gè)角落，都會(huì)有計(jì)算需求。

　　目前英偉達(dá)對(duì)H100開始了大規(guī)模生產(chǎn)。即便如此，它仍成為了如今最為稀缺的資源之一。

　　行業(yè)內(nèi)的GPU幾乎都出自英偉達(dá)，包括微軟、谷歌，和Meta在內(nèi)的公司。最新消息稱，服務(wù)器廠商需等待半年以上才能獲得英偉達(dá)的最新GPU，短缺將至少持續(xù)到明年。

　　英偉達(dá)ISC上的三項(xiàng)最新進(jìn)展

　　此前在德國(guó)漢堡舉行的國(guó)際超算大會(huì)上，英偉達(dá)公布了超級(jí)計(jì)算機(jī)和量子計(jì)算方面的三項(xiàng)最新進(jìn)展。

　　一個(gè)基于Grace CPU(中央處理器)超級(jí)芯片的超級(jí)計(jì)算機(jī)，并表示這將是全世界最環(huán)保的3臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)之一。

　　另外，英偉達(dá)計(jì)劃與德國(guó)于利希超算中心(JSC)合作開發(fā)混合經(jīng)典-量子超級(jí)計(jì)算機(jī)，使量子計(jì)算更接近現(xiàn)實(shí)。

　　還將與羅爾斯·羅伊斯(Rolls Royce)等公司合作，將量子計(jì)算用在噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)領(lǐng)域。

　　這些技術(shù)進(jìn)展都將是未來用于推動(dòng)科學(xué)發(fā)現(xiàn)的重要手段。

　　量子計(jì)算創(chuàng)新突破：噴氣進(jìn)階

　　在量子計(jì)算領(lǐng)域，NVIDIA、羅爾斯羅伊斯和量子軟件公司Classiq公布了一項(xiàng)新突破，進(jìn)一步提升了噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的效率。

　　通過采用NVIDIA的量子計(jì)算平臺(tái)，兩家公司設(shè)計(jì)并模擬了世界上最大的計(jì)算流體力學(xué)(CFD)量子計(jì)算電路，該電路測(cè)量深度為1000萬(wàn)層，有39個(gè)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(jì)算機(jī)僅能支持只有幾層的電路深度。

　　羅爾斯羅伊斯致力于建造最先進(jìn)的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，以更加可持續(xù)的航空設(shè)備推動(dòng)能源轉(zhuǎn)型。

　　該計(jì)劃使用新的電路發(fā)揮量子在CFD中的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)使用經(jīng)典和量子計(jì)算方法來模擬噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)的性能。

　　噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)是地球上最復(fù)雜的設(shè)備之一，其設(shè)計(jì)成本高昂且計(jì)算難度大。NVIDIA的量子計(jì)算平臺(tái)為羅爾斯·羅伊斯提供了一條潛在的途徑來解決這些問題，加速對(duì)更高效噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的研究和未來開發(fā)。

　　NVIDIA的超級(jí)計(jì)算機(jī)

　　NVIDIA公布了基于NVIDIA Grace CPU超級(jí)芯片的超級(jí)計(jì)算機(jī)Isambard 3。

　　這臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)將配備384顆基于Arm架構(gòu)的NVIDIA Grace CPU超級(jí)芯片，用于推動(dòng)醫(yī)學(xué)和科學(xué)研究，其性能和能效預(yù)計(jì)將達(dá)到Isambard 2的6倍，將用于推動(dòng)醫(yī)學(xué)和科學(xué)研究。

　　它的FP64峰值性能將達(dá)到約2.7petaflops，功耗低于270千瓦，躋身世界三大最環(huán)保的非加速超級(jí)計(jì)算機(jī)之列。

　　從今年ISC期間的多項(xiàng)發(fā)布來看，NVIDIA的產(chǎn)品在超級(jí)計(jì)算領(lǐng)域的存在感正變得越來越強(qiáng)。

　　強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手，量子未來可期

　　以色列的Classiq量子軟件公司作為Rolls-Royce的合作伙伴，利用其合成引擎設(shè)計(jì)電路，再配合NVIDIA® A100 Tensor Core GPU進(jìn)行仿真。NVIDIA cuQuantum的加持，使得該過程的速度和規(guī)模實(shí)現(xiàn)可能，這是一個(gè)軟件開發(fā)工具包，包含了優(yōu)化的庫(kù)和工具，以加速量子計(jì)算工作流程。

　　為了進(jìn)一步加速量子研究和開發(fā)，NVIDIA提供了一個(gè)統(tǒng)一的計(jì)算平臺(tái)——Grace Hopper Superchip，該超級(jí)芯片結(jié)合了NVIDIA Hopper™架構(gòu)GPU的突破性性能和NVIDIA Grace CPU的多功能性，專為大規(guī)模量子模擬工作負(fù)載而設(shè)計(jì)。

　　結(jié)尾：

　　新篇章已在量子破浪中開啟，量子未來的大門已經(jīng)被這樣的突破性技術(shù)逐漸推開。

　　在眾多巨頭和初創(chuàng)公司的圍追堵截中，英偉達(dá)的“神話”不知是否會(huì)長(zhǎng)久。而各方力量想要顛覆和打破它的過程，或許才是商業(yè)神話的真正意義。

　　內(nèi)容來源于：量子客：量子破浪行，航空巨頭實(shí)現(xiàn)全球最大流體動(dòng)力學(xué)量子計(jì)算電路模擬;中關(guān)村在線：NVIDIA在ISC 2023：Arm超算能效亮眼 量子計(jì)算迎新未來;國(guó)際電子信息產(chǎn)業(yè)：英偉達(dá)公布Isambard 3超級(jí)計(jì)算機(jī) 能效提升6倍 還將量子計(jì)算引入噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)