一区二区三区三上|欧美在线视频五区|国产午夜无码在线观看视频|亚洲国产裸体网站|无码成年人影视|亚洲AV亚洲AV|成人开心激情五月|欧美性爱内射视频|超碰人人干人人上|一区二区无码三区亚洲人区久久精品

0
  • 聊天消息
  • 系統(tǒng)消息
  • 評(píng)論與回復(fù)
登錄后你可以
  • 下載海量資料
  • 學(xué)習(xí)在線課程
  • 觀看技術(shù)視頻
  • 寫文章/發(fā)帖/加入社區(qū)
會(huì)員中心
創(chuàng)作中心

完善資料讓更多小伙伴認(rèn)識(shí)你,還能領(lǐng)取20積分哦,立即完善>

3天內(nèi)不再提示

什么是QPU?量子處理器如何工作?

麗臺(tái)科技 ? 來源:NVIDIA英偉達(dá)企業(yè)解決方案 ? 作者:NVIDIA英偉達(dá)企業(yè)解 ? 2022-08-31 10:25 ? 次閱讀
加入交流群
微信小助手二維碼

掃碼添加小助手

加入工程師交流群

量子處理單元(QPU)是量子計(jì)算機(jī)的“大腦”。它利用電子或光子等粒子的行為來進(jìn)行特定類型的計(jì)算,其速度遠(yuǎn)快于當(dāng)今計(jì)算機(jī)的處理器。

如今,GPU 和 DPU 不但實(shí)現(xiàn)了加速計(jì)算,還在幫助新型芯片 QPU 實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算。

如果拿在手上,量子處理單元(QPU)可能看起來和感覺上與圖形或數(shù)據(jù)處理單元(DPU)非常相似。它們都是十分典型的芯片或具有多個(gè)芯片的模塊??梢坏┻\(yùn)行起來,QPU 就會(huì)爆發(fā)出截然不同的力量。

什么是 QPU?

量子處理單元(QPU)是量子計(jì)算機(jī)的“大腦”。它利用電子或光子等粒子的行為來進(jìn)行特定類型的計(jì)算,其速度遠(yuǎn)快于當(dāng)今計(jì)算機(jī)的處理器。

QPU 依靠疊加(superposition)等行為。量子力學(xué)這門相對較新的物理學(xué)分支將疊加描述為單個(gè)粒子同時(shí)處于多種狀態(tài)的能力。

CPU、GPU 和 DPU 都是將經(jīng)典物理學(xué)原理應(yīng)用于電流,這也是為什么當(dāng)今的系統(tǒng)被稱為經(jīng)典計(jì)算機(jī)。

QPU 可以推動(dòng)密碼學(xué)、量子模擬機(jī)器學(xué)習(xí)的發(fā)展并解決棘手的優(yōu)化問題。

8e2412d0-28c1-11ed-ba43-dac502259ad0.png

量子處理器如何工作?

CPU 和 GPU 以位進(jìn)行計(jì)算,用電流的開/關(guān)狀態(tài)代表 0 或 1。而 QPU 以表示多種不同量子態(tài)的量子位進(jìn)行計(jì)算,從中獲得獨(dú)一無二的力量。

量子位是一個(gè)抽象概念。計(jì)算機(jī)科學(xué)家用它來表達(dá)數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)基于 QPU 中粒子的量子態(tài)。如同時(shí)鐘上的指針一樣,量子位指向的量子態(tài)就像是可能性空間中的點(diǎn)。

QPU 的性能通常用它所包含的量子位數(shù)量來表示。研究者正在開發(fā)更多的方法來測試和測量 QPU 的整體性能。

制造量子位的眾多方法

企業(yè)和學(xué)術(shù)研究者正在使用各種各樣的技術(shù)來制造 QPU 內(nèi)的量子位。

目前最流行的方法被稱為超導(dǎo)量子位。它基本上是由一個(gè)或多個(gè)被稱為“約瑟夫森結(jié)”的微小金屬夾層制成,電子會(huì)從兩種超導(dǎo)材料之間的絕緣層穿過。

目前的技術(shù)水平能夠在單個(gè) QPU 中創(chuàng)造 100 多個(gè)這樣的結(jié)點(diǎn)。使用這種方法的量子計(jì)算機(jī)通過使用看起來像高科技吊燈的強(qiáng)大“冰箱”將電子冷卻到接近絕對零度的溫度來隔離電子(見下圖)。

光的量子位

一些公司在其量子處理器中使用光子取代電子來組成量子位。這些 QPU 不需要昂貴、耗電的冰箱,但它們需要復(fù)雜的激光器和分束器來管理光子。

研究者正在使用和發(fā)明其他方法來創(chuàng)建和連接 QPU 內(nèi)的量子位。例如,有些人使用名為“量子退火”的模擬流程,但使用這些 QPU 的系統(tǒng)用途有限。

量子計(jì)算機(jī)目前還處于早期階段,所以還不清楚什么樣的量子位在什么樣的 QPU 中會(huì)被廣泛使用。

簡單的芯片,奇特的系統(tǒng)

理論上,QPU 所需的功率和所產(chǎn)生的熱量可能均少于經(jīng)典處理器,但它們所插入的量子計(jì)算機(jī)可能略微耗電和昂貴。

這是因?yàn)榱孔酉到y(tǒng)一般需要專門的電子或光學(xué)控制子系統(tǒng)來精確操縱粒子,而且大多數(shù)量子系統(tǒng)需要真空外殼、電磁屏蔽或復(fù)雜的冰箱來為粒子創(chuàng)造合適的環(huán)境。

這就是為什么量子計(jì)算機(jī)被認(rèn)為將主要位于超級(jí)計(jì)算中心和大型數(shù)據(jù)中心的原因。

QPU 的超酷用途

這項(xiàng)復(fù)雜的科學(xué)和技術(shù)讓研究者對量子計(jì)算機(jī)內(nèi)的 QPU 將會(huì)帶來的驚人結(jié)果充滿期待,尤其是四種前景廣闊的潛在用途。

首先,它們可以將計(jì)算機(jī)安全提升到全新的水平。

量子處理器可以快速分解巨大的數(shù)字,而這是密碼學(xué)中的核心功能。這意味著它們既可以打破現(xiàn)今的安全協(xié)議,也可以創(chuàng)造新的、更強(qiáng)大的安全協(xié)議。

此外,量子處理器非常適合模擬量子力學(xué),反映物質(zhì)在原子層面上如何運(yùn)作。從設(shè)計(jì)更輕的飛機(jī)到研發(fā)更有效的藥物,這可以推動(dòng)化學(xué)和材料科學(xué)的巨大進(jìn)步,引發(fā)所有領(lǐng)域的多米諾效應(yīng)。

研究人員還希望量子處理器能夠解決經(jīng)典計(jì)算機(jī)在金融和物流等領(lǐng)域所無法處理的優(yōu)化問題。最后,它們甚至可能會(huì)推動(dòng)機(jī)器學(xué)習(xí)的發(fā)展。

QPU 何時(shí)上市?

量子研究者希望 QPU 來得越快越好,但目前這門技術(shù)仍面臨著多方面的挑戰(zhàn)。

在硬件層面,QPU 還沒有強(qiáng)大或可靠到足以解決大多數(shù)現(xiàn)實(shí)世界的工作。然而早期的 QPU 以及使用 NVIDIA cuQuantum 等軟件模擬 QPU 的 GPU 已經(jīng)開始展現(xiàn)出有助于研究者的成果,尤其是在探索如何建造更好的 QPU 和開發(fā)量子算法的項(xiàng)目中。

研究者正在使用通過亞馬遜、IBM、IonQ、Rigetti、Xanadu 等公司提供的原型系統(tǒng)。世界各地的政府開始看到這項(xiàng)技術(shù)的前景,因此進(jìn)行了大量投資,希望建造出規(guī)模更大、更加雄心勃勃的系統(tǒng)。

如何為量子處理器編程?

量子計(jì)算的軟件仍處于起步階段。

大部分量子計(jì)算軟件看起來就像是早期經(jīng)典計(jì)算機(jī)中讓程序員苦不堪言的那種匯編語言代碼。所以開發(fā)者必須了解底層量子硬件的細(xì)節(jié),以使程序正常運(yùn)行。

但確實(shí)有跡象表明在這一點(diǎn)上正在朝著好的方向發(fā)展。未來將出現(xiàn)能在任何超級(jí)計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的單一軟件環(huán)境——量子操作系統(tǒng)。

目前有幾個(gè)早期項(xiàng)目正在進(jìn)行中。所有項(xiàng)目都在努力突破當(dāng)前硬件的局限性;有些項(xiàng)目因受到開發(fā)代碼的公司的限制而受阻。

例如一些公司在企業(yè)計(jì)算方面擁有深厚的專業(yè)知識(shí),但缺乏高性能環(huán)境方面的經(jīng)驗(yàn),而量子計(jì)算的許多科學(xué)和技術(shù)工作都要在這種環(huán)境中完成。還有一些公司缺乏 AI 方面的專業(yè)知識(shí),而 AI 與量子計(jì)算能夠產(chǎn)生協(xié)同作用。

引入混合量子系統(tǒng)

研究界普遍認(rèn)為在可預(yù)見的未來,經(jīng)典和量子計(jì)算機(jī)將協(xié)同工作,因此軟件也需要能夠在 QPU、CPU 和 GPU 上良好運(yùn)行。

8eee7d36-28c1-11ed-ba43-dac502259ad0.png

研究人員在 2017 年的一篇論文中描述了混合經(jīng)典-量子計(jì)算機(jī)

為了推動(dòng)量子計(jì)算的發(fā)展,NVIDIA 最近發(fā)布了用于混合量子系統(tǒng)編程的開放平臺(tái)——NVIDIA 量子優(yōu)化設(shè)備架構(gòu)(QODA)。

QODA 內(nèi)置簡潔、富有表現(xiàn)力的高級(jí)語言,因而功能強(qiáng)大,易于使用。開發(fā)者可以使用 QODA 編寫程序,此程序在量子計(jì)算機(jī)中的 QPU 和經(jīng)典系統(tǒng)中模擬 QPU 的 GPU 上運(yùn)行。

8f02db3c-28c1-11ed-ba43-dac502259ad0.png

NVIDIA QODA 為開發(fā)者提供了用于編程任何混合量子-經(jīng)典計(jì)算機(jī)的統(tǒng)一平臺(tái)

QODA 將支持每一種量子計(jì)算機(jī)和 QPU。

在發(fā)布會(huì)上,包括 Pasqal、Xanadu、QC Ware 和 Zapata 在內(nèi)的量子系統(tǒng)和軟件供應(yīng)商都表達(dá)了對 QODA 的支持。QODA 的用戶包括美國和歐洲的主要超級(jí)計(jì)算中心。

NVIDIA 的 CUDA 軟件為科學(xué)、技術(shù)和企業(yè)用戶加速 HPC 和 AI 工作負(fù)載,而 QODA 就是建立在 NVIDIA CUDA 軟件廣泛的專業(yè)知識(shí)基礎(chǔ)之上。

QODA 公測版有望在年底前發(fā)布,這將使 2023 年及以后的 QPU 前景一片光明。

審核編輯 :李倩

聲明:本文內(nèi)容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網(wǎng)站授權(quán)轉(zhuǎn)載。文章觀點(diǎn)僅代表作者本人,不代表電子發(fā)燒友網(wǎng)立場。文章及其配圖僅供工程師學(xué)習(xí)之用,如有內(nèi)容侵權(quán)或者其他違規(guī)問題,請聯(lián)系本站處理。 舉報(bào)投訴
  • 處理器
    +關(guān)注

    關(guān)注

    68

    文章

    19896

    瀏覽量

    235345
  • 機(jī)器學(xué)習(xí)

    關(guān)注

    66

    文章

    8503

    瀏覽量

    134646
  • 量子位
    +關(guān)注

    關(guān)注

    0

    文章

    7

    瀏覽量

    1490

原文標(biāo)題:麗臺(tái)科普 | 什么是 QPU?何時(shí)上市?

文章出處:【微信號(hào):Leadtek,微信公眾號(hào):麗臺(tái)科技】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請注明出處。

收藏 人收藏
加入交流群
微信小助手二維碼

掃碼添加小助手

加入工程師交流群

    評(píng)論

    相關(guān)推薦
    熱點(diǎn)推薦

    常見處理器故障及解決方法

    異常升高。 系統(tǒng)頻繁重啟或自動(dòng)關(guān)機(jī)。 BIOS中顯示的處理器溫度超過正常范圍。 解決方法: 清理處理器散熱上的灰塵。 檢查散熱是否正確安裝。 重新涂抹導(dǎo)熱硅脂。 確保機(jī)箱內(nèi)空氣流通
    的頭像 發(fā)表于 02-07 09:17 ?1226次閱讀

    量子處理器的作用_量子處理器的優(yōu)缺點(diǎn)

    量子處理器QPU),又稱量子級(jí)計(jì)算機(jī)處理器,是量子計(jì)算機(jī)中的核心部件,其作用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)
    的頭像 發(fā)表于 01-27 13:44 ?916次閱讀

    量子處理器是什么_量子處理器原理

    量子處理器QPU)是量子計(jì)算機(jī)的核心部件,它利用量子力學(xué)原理進(jìn)行高速數(shù)學(xué)和邏輯運(yùn)算、存儲(chǔ)及處理
    的頭像 發(fā)表于 01-27 11:53 ?959次閱讀

    集特國產(chǎn)化工作站GPC-200 飛騰D2000/8核處理器

    處理器
    GITSTAR 集特工控
    發(fā)布于 :2024年12月27日 09:08:55

    Quobly與意法半導(dǎo)體攜手推進(jìn)量子計(jì)算

    前沿量子計(jì)算領(lǐng)域的初創(chuàng)公司Quobly,近日宣布與全球半導(dǎo)體行業(yè)的佼佼者意法半導(dǎo)體(STMicroelectronics)建立了戰(zhàn)略合作關(guān)系。此次合作旨在通過大規(guī)模生產(chǎn)量子處理器單元(QPU
    的頭像 發(fā)表于 12-23 15:40 ?656次閱讀

    Quobly與意法半導(dǎo)體建立戰(zhàn)略合作, 加快量子處理器制造進(jìn)程,實(shí)現(xiàn)大型量子計(jì)算解決方案

    是材料開發(fā)和系統(tǒng)建模等應(yīng)用 處于量子計(jì)算技術(shù)前沿的初創(chuàng)公司 Quobly 宣布與 意法半導(dǎo)體 建立變革性合作關(guān)系,旨在大規(guī)模生產(chǎn)量子處理器單元(QPU)。此次合作將借助意法半導(dǎo)體先進(jìn)的
    的頭像 發(fā)表于 12-19 10:17 ?849次閱讀
    Quobly與意法半導(dǎo)體建立戰(zhàn)略合作, 加快<b class='flag-5'>量子</b><b class='flag-5'>處理器</b>制造進(jìn)程,實(shí)現(xiàn)大型<b class='flag-5'>量子</b>計(jì)算解決方案

    使用CUDA-Q實(shí)現(xiàn)量子聚類算法

    量子計(jì)算機(jī)能夠利用疊加、糾纏和干涉等量子特性,從數(shù)據(jù)中歸納出知識(shí)點(diǎn)并獲得洞察。這些量子機(jī)器學(xué)習(xí)(QML)技術(shù)最終將在量子加速的超級(jí)計(jì)算機(jī)上運(yùn)行,這種超級(jí)計(jì)算機(jī)結(jié)合了 CPU、GPU 和
    的頭像 發(fā)表于 11-20 10:14 ?739次閱讀
    使用CUDA-Q實(shí)現(xiàn)<b class='flag-5'>量子</b>聚類算法

    NVIDIA 助力谷歌量子 AI 通過量子器件物理學(xué)模擬加快處理器設(shè)計(jì)

    ,使用 NVIDIA CUDA-Q? 平臺(tái)進(jìn)行模擬,加快下一代量子計(jì)算器件的設(shè)計(jì)工作。 ? 谷歌量子 AI 正在使用量子-經(jīng)典混合計(jì)算平臺(tái)和 NVIDIA Eos 超級(jí)計(jì)算機(jī),來模擬其
    發(fā)表于 11-19 10:39 ?442次閱讀
    NVIDIA 助力谷歌<b class='flag-5'>量子</b> AI 通過<b class='flag-5'>量子</b>器件物理學(xué)模擬加快<b class='flag-5'>處理器</b>設(shè)計(jì)

    處理器芯片正常工作應(yīng)具備哪些基本條件?

    處理器芯片,也稱為中央處理器(Central Processing Unit,簡稱CPU),是計(jì)算機(jī)硬件的核心部件,負(fù)責(zé)執(zhí)行程序指令、處理數(shù)據(jù)和控制其他硬件設(shè)備。為了確保微處理器芯片
    的頭像 發(fā)表于 10-14 17:24 ?1572次閱讀

    對稱多處理器和非對稱多處理器的區(qū)別

    隨著計(jì)算需求的日益增長,單處理器系統(tǒng)已經(jīng)無法滿足高性能計(jì)算的需求。多處理器系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生,它們通過將多個(gè)處理器集成到一個(gè)系統(tǒng)中來提高計(jì)算能力。在多處理器系統(tǒng)中,有兩種主要的架構(gòu):對稱多
    的頭像 發(fā)表于 10-10 15:58 ?2198次閱讀

    ARM處理器工作模式和特點(diǎn)

    ARM處理器具有多種工作模式,這些模式根據(jù)處理器執(zhí)行的任務(wù)和當(dāng)前的狀態(tài)進(jìn)行劃分。常見的ARM處理器工作模式包括用戶模式(User Mode)
    的頭像 發(fā)表于 09-10 11:22 ?2325次閱讀

    ARM處理器和CISC處理器的區(qū)別

    ARM處理器和CISC(復(fù)雜指令集計(jì)算機(jī))處理器在多個(gè)方面存在顯著的區(qū)別。這些區(qū)別主要體現(xiàn)在架構(gòu)原理、性能與功耗、設(shè)計(jì)目標(biāo)、應(yīng)用領(lǐng)域以及市場生態(tài)等方面。
    的頭像 發(fā)表于 09-10 11:10 ?978次閱讀

    香港理工大學(xué)成功研發(fā)16位量子比特半導(dǎo)體微型處理器芯片

    處理器芯片
    北京中科同志科技股份有限公司
    發(fā)布于 :2024年09月09日 10:42:06

    影響微處理器性能的因素

    影響微處理器性能的因素是多方面的,這些因素共同決定了微處理器處理數(shù)據(jù)、執(zhí)行指令以及協(xié)調(diào)系統(tǒng)各部件工作時(shí)的效率和能力。
    的頭像 發(fā)表于 08-22 12:31 ?2098次閱讀

    國產(chǎn)新型AI PC處理器亮相上海

    處理器
    北京中科同志科技股份有限公司
    發(fā)布于 :2024年08月01日 09:21:01