NVIDIA Quantum
Beschleunigung der Zukunft wissenschaftlicher Forschung.
Überblick
Was ist beschleunigtes Quanten-Supercomputing?
Quantenprozessoren (Quantum Processing Units, QPUs) implementieren ein neues Modell der Datenverarbeitung mit potenziellen Auswirkungen auf alle Branchen. Um QPUs in nützliche Quantencomputer zu verwandeln, müssen sie mit hochmodernen KI-Supercomputern integriert werden. NVIDIA arbeitet mit QPU-Entwicklern an der Entwicklung entsprechender nützlicher, beschleunigter Quanten-Supercomputer.
Beschleunigung der Quantencomputing-Forschung
NVIDIA Accelerated Quantencomputing Research Center
Im NVIDIA Accelerated Quantum Computing Research Center (NVAQC) werden Qubits zu beschleunigten Quanten-Supercomputern gemacht. Durch die Integration der Quantenhardware von Partnern mit einem hochmodernen NVIDIA GB200 NVL72-System bietet das NVAQC Entwicklern und Wissenschaftlern die Durchbrüche, die für die Skalierung von Quantencomputing-Hardware und -Anwendungen erforderlich sind.
Lösungen
Beschleunigung des Quantencomputings
NVIDIA NVQLink
NVQLink ist eine offene Architektur für die Integration aller Quantenprozessor-Modalitäten mit KI-Supercomputing. NVQLink sorgt für GPU-beschleunigte QEC-Leistung mit geringer Latenz und hohem Durchsatz in der gesamten Quantenhardware. NVQLink ist das fehlende Puzzleteil, das QPU-Entwickler, Anbieter von Quantencontrollern sowie Supercomputing-Zentren benötigen, um Quantencomputer für hybride, groß angelegte Anwendungen skalieren zu können.
NVIDIA CUDA-QX
Quantenforscher und -entwickler aus verschiedensten Bereichen (von der Quantenfehlerkorrektur bis hin zu hybriden Solvern) nutzen GPU-Programmierung, um ihre Anwendungen zu beschleunigen. Dies erfordert hochgradig optimierte, fachspezifische Bibliotheken. NVIDIA CUDA-QX, das auf CUDA-Q™ aufbaut, ist eine Sammlung von Bibliotheken und Tools zur Beschleunigung der Forschung und Entwicklung hin zu nützlichem beschleunigtem Quanten-Supercomputing.
Belief Propagation-Ordered Statistics Decoding (BP-OSD) ist einer der vielversprechendsten Ansätze für die skalierbare Quantenfehlerkorrektur. CUDA-Q QEC beschleunigt BP-OSD mit modernster Latenz und Durchsatz und bietet eine 29- bis 35-fache Beschleunigung gegenüber branchenüblichen Decodern für eine einzelne Aufnahme sowie eine zusätzliche Beschleunigung um das bis zu 42-Fache für Anwendungsfälle mit hohem Durchsatz, in denen viele Syndrome gleichzeitig dekodiert werden müssen.
NVIDIA CUDA-Q
Quantenbeschleunigte Anwendungen werden nicht ausschließlich auf einer Quantenressource ausgeführt, sondern sind hybrid (Quanten- und klassisch) Für den Übergang von der Algorithmenentwicklung durch Quantenphysiker zur Anwendungsentwicklung durch Fachwissenschaftler ist eine Entwicklungsplattform erforderlich, die hohe Leistung bietet, mit den heutigen Anwendungen und Programmierparadigmen kompatibel ist und den Fachwissenschaftlern vertraut und zugänglich ist.
Mit einem einheitlichen Programmiermodell ist NVIDIA® CUDA-Q eine erstklassige Plattform für hybride Quanten- und klassische Computer, die die Integration und Programmierung von QPUs, Quantenemulation, GPUs und CPUs in einem System ermöglicht. CUDA-Q ist auf Leistung ausgelegt, ist open-source und bietet eine hochrangige Sprache für die Entwicklung und Ausführung hybrider Quanten- und klassischer Anwendungen.
NVIDIA cuQuantum
NVIDIA cuQuantum ist eine Reihe von Low-Level-Bibliotheken zur Beschleunigung der Quantenschaltungssimulation. cuQuantum wird hauptsächlich von Entwicklern genutzt, die Frameworks für die Schaltungssimulation entwickeln, und beschleunigt Cirq, Qiskit, PennyLane und mehr.
cuQuantum bietet Algorithmen für die Zustandsvektor- (cuStateVec) und Tensor-Netzwerk- (cuTensorNet) Schaltungssimulation mit Multi-GPU-Beschleunigung an.
Die cuQuantum Appliance ist ein Docker-Container, der aus führenden Community-Frameworks besteht, die durch cuQuantum beschleunigt und für die NVIDIA-Plattform optimiert sind.
Die NVIDIA cuQuantum Appliance ist im NVIDIA NGC™-Katalog erhältlich.
NVIDIA cuPQC
Um die Sicherheit und Authentizität sensibler Daten weltweit zu gewährleisten, ist es jetzt von entscheidender Bedeutung, dass Unternehmen auf Algorithmen migrieren, die einem Quantencomputing-Angriff standhalten können. Diese neue quantensichere Verschlüsselung wird als Postquanten-Kryptographie (PQC) bezeichnet.
NVIDIA cuPQC bietet sichere, beschleunigte Implementierungen der führenden PQC-Algorithmen, verbessert die Datensicherheit vor Quantencomputer-Bedrohungen und ermöglicht die kryptografische Forschung.
NVIDIA Quantum Cloud
NVIDIA Quantum Cloud bietet Zugriff auf die weltweit leistungsstärkste Quantencomputing-Plattform über Quantum Cloud APIs, die CUDA-QTM-Projekte auf einer Reihe von NVIDIA GPU-Systemen ausführen können.
Ressourcen
NVIDIA CUDA-Q Academic
Um eine Quantum-fähige Belegschaft aufzubauen, arbeitet NVIDIA mit akademischen Einrichtungen an der Entwicklung von Weiterbildungsressourcen über die Software-Entwicklungsplattform CUDA-Q. CUDA-Q Academic bietet Schulungen für Forscher und Studenten in Form von Online-Modulen zum Selbststudium an, die mit interaktiven Programmierübungen und Videos ausgestattet sind. Die Lernenden erwerben die Fähigkeiten, die sie benötigen, um mit den beschleunigten Quanten-Supercomputern zu arbeiten, die nützliche Anwendungen ausführen.
NVIDIA Quanten-Ökosystem
NVIDIA Quantum ermöglicht das gesamte Quanten-Ökosystem – und einige der wichtigsten Forschungstätigkeiten der heutigen Zeit. Von Quantencomputing-Startups bis zu einigen der größten Unternehmen der Welt, von akademischen Labors und Supercomputing-Zentren bis hin zu Fortune 500-Unternehmen sind wir stolz darauf, unseren Partnern bei der Entwicklung und Nutzung von Quanten zu helfen.
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