QPU to mózgi komputerów kwantowych, które wykorzystują zachowanie cząstek, takich jak elektrony czy fotony, do obliczeń w inny sposób niż tradycyjne procesory, co może przyspieszyć wykonywanie niektórych rodzajów obliczeń. Niemieckie Centrum Superkomputerowe Jülich (JSC) w Forschungszentrum Jülich instaluje procesor QPU zbudowany przez IQM Quantum Computers jako uzupełnienie swojego superkomputera JUPITER, doładowany przez superchip NVIDIA GH200 Grace Hopper. Superkomputer ABCI-Q, znajdujący się w Narodowym Instytucie Zaawansowanych Nauk i Technologii Przemysłowych (AIST) w Japonii, został zaprojektowany w celu wspierania krajowej inicjatywy obliczeń kwantowych. Oparty na architekturze NVIDIA Hopper, system doda QPU od QuEra. Polskie Poznańskie Centrum Superkomputerowo-Sieciowe (PCSS) zainstalowało niedawno dwa fotoniczne procesory QPU zbudowane przez firmę ORCA Computing, podłączone do nowej partycji superkomputerowej akcelerowanej przez NVIDIA Hopper.
„Przydatne obliczenia kwantowe zostaną umożliwione dzięki ścisłej integracji obliczeń kwantowych z superkomputerami GPU” – powiedział Tim Costa, dyrektor ds. obliczeń kwantowych i HPC w firmie NVIDIA. „Platforma obliczeń kwantowych firmy NVIDIA umożliwia pionierom, takim jak AIST, JSC i PCSS, przesuwanie granic odkryć naukowych i rozwój najnowocześniejszego superkomputera zintegrowanego kwantowo”.
QPU zintegrowany z ABCI-Q umożliwi naukowcom z AIST badanie zastosowań kwantowych w sztucznej inteligencji, energetyce i biologii, wykorzystując atomy rubidu kontrolowane światłem lasera jako kubity do wykonywania obliczeń. Są to tego samego typu atomy, które wykorzystuje się w precyzyjnych zegarach atomowych. Każdy atom jest identyczny, co stanowi obiecującą metodę tworzenia wielkoskalowego procesora kwantowego o wysokiej wierności.
„Japońscy badacze poczynią postępy w kierunku praktycznych zastosowań obliczeń kwantowych dzięki superkomputerowi z akceleracją kwantowo-klasyczną ABCI-Q” – powiedział Masahiro Horibe, zastępca dyrektora G-QuAT/AIST. „NVIDIA pomaga tym pionierom przesuwać granice badań nad obliczeniami kwantowymi”.
QPU PCSS umożliwią naukowcom eksplorację biologii, chemii i uczenia maszynowego za pomocą dwóch systemów fotoniki kwantowej PT-1. Systemy wykorzystują pojedyncze fotony, czyli pakiety światła, na częstotliwościach telekomunikacyjnych jako kubity. Pozwala to na rozproszoną, skalowalną i modułową architekturę kwantową wykorzystującą standardowe, gotowe komponenty telekomunikacyjne.
„Nasza współpraca z ORCA i NVIDIA pozwoliła nam stworzyć unikalne środowisko i zbudować w PCSS nowy, kwantowo-klasyczny system hybrydowy” – powiedział Krzysztof Kurowski, CTO i zastępca dyrektora PCSS. „Otwarta, łatwa integracja i programowanie wielu procesorów QPU i GPU efektywnie zarządzanych przez usługi zorientowane na użytkownika ma kluczowe znaczenie dla programistów i użytkowników. Ta ścisła współpraca toruje drogę nowej generacji superkomputerów z akceleracją kwantową do wielu innowacyjnych obszarów zastosowań, a nie przyszłości , ale dzisiaj.”
QPU zintegrowane z JUPITER umożliwi naukowcom JSC opracowywanie aplikacji kwantowych do symulacji chemicznych i problemów optymalizacyjnych, a także zademonstrowanie, w jaki sposób klasyczne superkomputery mogą być przyspieszane przez komputery kwantowe. Jest zbudowany z nadprzewodzących kubitów, czyli elektronicznych obwodów rezonansowych, które można wyprodukować tak, aby zachowywały się jak sztuczne atomy w niskich temperaturach.
„Obliczenia kwantowe przybliżają się dzięki hybrydowym, kwantowo-klasycznym, przyspieszonym superkomputerom” – powiedziała Kristel Michielsen, szefowa grupy kwantowego przetwarzania informacji w JSC. „Dzięki naszej ciągłej współpracy z firmą NVIDIA naukowcy z JSC będą rozwijać dziedziny obliczeń kwantowych, a także chemii i nauk o materiałach”.
Dzięki ścisłej integracji komputerów kwantowych z superkomputerami, CUDA-Q umożliwia również obliczenia kwantowe z wykorzystaniem sztucznej inteligencji w celu rozwiązywania problemów, takich jak zaszumione kubity, i opracowywania wydajnych algorytmów.
CUDA-Q to platforma superkomputerowa o otwartym kodzie źródłowym i niezależna od QPU, klasycznie przyspieszona platforma superkomputerowa. Jest używany przez większość firm wdrażających QPU i zapewnia najlepszą w swojej klasie wydajność.