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NVIDIA CUDA Quantum 開創量子運算新高度

NVIDIA執行長黃仁勳表示將把AI帶入各產業。圖/NVIDIA提供
NVIDIA執行長黃仁勳表示將把AI帶入各產業。圖/NVIDIA提供

兩位來自巴斯夫(BASF)的研究人員Michael Kuehn 和 Davide Vodola 正在為全球最大化學公司的開創性量子運算工作推向新高度。

這兩位研究人員正在演示量子演算法如何能夠看到NTA的關鍵屬性,這個傳統模擬無法看到的東西。NTA是一個可應用於包括去除城市廢水中的鐵等有毒金屬的化合物。

巴斯夫的量子運算團隊在繪圖處理器( GPU )上模擬了相當於24個量子位元(量子電腦的處理引擎)如何應對這項挑戰。

許多企業研發中心都會認為這是一個重要的成就,但他們計畫繼續努力,並在NVIDIA 的Eos H100 超級電腦上運行60個量子位元模擬。

「這已經是我們迄今為止使用量子演算法進行最大規模的分子模擬」Kuehn說。

巴斯夫正在 NVIDIA CUDA Quantum上運行模擬,這是一個用於對 CPU、GPU 和量子電腦(也稱為QPU)進行程式設計的平台。

Vodola 將其描述為「非常靈活且友善使用,讓我們可以從相對簡單的建置組塊構建複雜的量子電路模擬。 」他表示如果沒有 CUDA Quantum,就不可能運行這個模擬。

這項工作也需要大量繁重的工作,因此巴斯夫轉而使用 NVIDIA H100 Tensor Core GPU的 NVIDIA DGX Cloud雲端服務。

Kuehn 說,「我們需要大量的運算能力,對於這種模擬,NVIDIA平台比基於CPU的硬體要快得多」。

在Kuehn協助下,巴斯夫於2017年啟動了量子運算計畫。除了化學方面的工作外,該團隊還在開發機器學習中的量子計算用例以及物流和排程的優化。

其他研究團體也正在使用CUDA Quantum 推動科學發展。

在紐約州立大學石溪分校,研究人員正在突破高能物理學的界限,以模擬次原子粒子的複雜相互作用。他們的工作有望在基礎物理學領域帶來新的發現。

紐約州立大學教授兼布魯克黑文國家實驗室科學家 Dmitrri Kharzeev 表示:「CUDA Quantum 使我們能夠進行原本不可能的量子模擬。」

此外,惠普實驗室的一個研究小組正在使用Perlmutter超級電腦探索量子化學中的磁相變,這是同類研究中規模最大的模擬之一。這項工作可以揭示物理過程中重要和未知的細節,這些細節很難用傳統技術來建模。

惠普實驗室首席架構師Kirk Bresniker說:「隨著量子電腦朝著有用的應用方向發展,高效能經典模擬將成為塑造新型量子演算法原型的關鍵,對量子資料進行模擬和學習,是挖掘量子運算潛力的極有希望的方法。」

這些努力正值對CUDA Quantum的支援範圍擴及全球。

總部位於德國和瑞士的量子服務公司Terra Quantum正在開發生命科學、能源、化學和金融領域的混合量子應用程式,這些應用程式將在 CUDA Quantum 上運行。芬蘭的IQM正在使其超導 QPU使用CUDA Quantum。

包括 Oxford Quantum Circuits 在內的多家公司將使用NVIDIA Grace Hopper 超級晶片來為其混合量子工作提供動力。總部位於英國雷丁的Oxford Quantum在由CUDA Quantum編程的混合QPU/GPU系統中使用Grace Hopper。

此外,Grace Hopper也被芝加哥的qBraid採用來建構量子雲端服務,並被阿姆斯特丹的Fermioniq採用來開發張量網路演算法。Grace Hopper的大量共享記憶體和記憶體頻寬使這些超級晶片非常適合需要記憶體的量子模擬。

NVIDIA 巴斯夫 演算法

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