研究人員可以使用 NVIDIA cuQuantum SDK 在熱門服務(wù)器或基于 NVIDIA DGX 系統(tǒng)的新設(shè)備上加速量子計(jì)算工作

培育一項(xiàng)新興技術(shù)需要集合眾人的力量，因此 NVIDIA 正與 Google Quantum AI、IBM 和其他公司合作，將量子計(jì)算提升到一個(gè)新水平。

量子計(jì)算有望解決藥物開(kāi)發(fā)、氣候研究、機(jī)器學(xué)習(xí)和金融等領(lǐng)域以前無(wú)法解決的問(wèn)題。潛力巨大，同時(shí)挑戰(zhàn)也很大。

目前的量子計(jì)算機(jī)因?yàn)橛?jì)算能力仍太小及易出錯(cuò)的原因而無(wú)法解決有用的問(wèn)題，并且目前無(wú)法斷定哪些量子算法將比當(dāng)今的傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)更具優(yōu)勢(shì)。

為了幫助推進(jìn)量子計(jì)算的研究，NVIDIA 在 GTC 2021 上宣布了 cuQuantum 軟件開(kāi)發(fā)套件，以加快傳統(tǒng)系統(tǒng)中量子計(jì)算機(jī)的模擬。

模擬幫助研究人員快速設(shè)計(jì)和測(cè)試新的量子算法，在當(dāng)前量子硬件上，無(wú)法實(shí)現(xiàn)其規(guī)模和性能。模擬對(duì)于幫助驗(yàn)證下一代量子硬件以及進(jìn)行基準(zhǔn)測(cè)試也至關(guān)重要。

NVIDIA正在幫助加快這項(xiàng)工作。從現(xiàn)在開(kāi)始，cuQuantum 的首個(gè)庫(kù)推出公測(cè)版，可供下載。

這個(gè)庫(kù)被稱為cuStateVec，是態(tài)矢量模擬方法的加速器。該方法在內(nèi)存中記錄系統(tǒng)的所有狀態(tài)，能夠擴(kuò)展到數(shù)十個(gè)量子位。

第二個(gè)庫(kù)cuTensorNet將于 12 月面世，是使用張量網(wǎng)絡(luò)方法的加速器。在一些前景可期的近期算法上，它能夠處理多達(dá)數(shù)千個(gè)量子位。

在領(lǐng)先的框架上可用

NVIDIA也已經(jīng)將 cuStateVec 集成到 qsim，qsim 是 Google Quantum AI 的態(tài)矢量模擬器，可以通過(guò) Cirq（用于編程量子計(jì)算機(jī)的開(kāi)源框架）使用。用戶現(xiàn)在無(wú)論在哪里使用 Cirq都可以下載，并開(kāi)始使用cuQuantum來(lái)加速。

“量子計(jì)算有望解決傳統(tǒng)系統(tǒng)無(wú)法解決的計(jì)算領(lǐng)域的挑戰(zhàn)，”Google Quantum AI 的Catherine Vollgraff Heidweiller 表示。“這個(gè)高性能模擬堆棧將加速世界各地正在開(kāi)發(fā)量子計(jì)算機(jī)算法和應(yīng)用程序的研究人員的工作?！?/p>

NVIDIA此外還宣布未來(lái)的 cuQuantum 集成。12 月，cuStateVec 將與 Qiskit Aer 一起投入使用，Qiskit Aer 是 IBM 的高性能量子電路模擬器框架。

cuQuantum 背后的龐大社區(qū)

NVIDIA的 cuQuantum SDK 正在被量子計(jì)算行業(yè)的許多其他領(lǐng)先企業(yè)采用。

包括橡樹嶺、阿貢、勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和太平洋西北國(guó)家實(shí)驗(yàn)室在內(nèi)的國(guó)家實(shí)驗(yàn)室，加州理工學(xué)院、牛津大學(xué)和麻省理工學(xué)院的大學(xué)研究小組以及包括 IonQ 在內(nèi)的公司都在將 cuQuantum 集成到他們的工作流程中。

總部位于巴黎的量子計(jì)算初創(chuàng)公司 Pasqal 已購(gòu)入一套NVIDIA DGX POD，并在其上使用 cuQuantum 進(jìn)行大規(guī)模模擬。該初創(chuàng)公司的創(chuàng)新將應(yīng)用于加速藥物設(shè)計(jì)和智能出行等領(lǐng)域的工作。

“對(duì)量子系統(tǒng)進(jìn)行強(qiáng)大、大規(guī)模模擬的能力對(duì)我們的工作至關(guān)重要，”Pasqal CTO Loic Henriet 說(shuō)，“cuQuantum 軟件與DGX A100硬件相結(jié)合將極大加快我們的進(jìn)展?！?/p>

接入量子模擬

為了幫助開(kāi)發(fā)者快速入手，NVIDIA將模擬軟件放在一個(gè)容器中，該容器已經(jīng)過(guò)優(yōu)化，可在NVIDIA DGX A100系統(tǒng) 上運(yùn)行，從而創(chuàng)建 一個(gè)DGX 量子設(shè)備。

這一設(shè)備包括 Google Quantum AI 的 Cirq 框架和 qsim 模擬器，以及 cuQuantum 和 NVIDIA 的 HPC SDK。該軟件將于明年年初在NVIDIA NGC 目錄上發(fā)布。

NVIDIA已經(jīng)在量子計(jì)算領(lǐng)域的關(guān)鍵問(wèn)題，如 Shor 算法、隨機(jī)量子電路和變分量子本征求解器上，展示了使用這一設(shè)備軟件的杰出性能。

立即試用 cuQuantum 來(lái)加速量子研究。

責(zé)任編輯：haq