첨단 컴퓨팅 및 기술 혁신을 위한 인공 양자 머신 두뇌.

NVIDIA CUDA-Q는 오늘날의 슈퍼컴퓨터에 양자 컴퓨팅을 제공합니다.

루카스 고메스 아바타
NVIDIA는 오픈 소스 CUDA-Q 플랫폼을 사용하여 전 세계 최첨단 슈퍼컴퓨팅 센터에서 양자 컴퓨팅을 지원하고 있습니다.

O 엔비디아 쿠다-Q 양자 컴퓨팅과 클래식 컴퓨팅을 통합하여 두 부분 사이에 시너지 효과를 제공하는 가교 역할을 합니다. 이러한 영역을 통합함으로써 기업과 기관은 다양한 작업 가능성을 가지며 연구 및 응용 분야의 지평을 확장합니다. 고급 성능을 제공하는 능력과 선택의 유연성 양자 처리 장치(QPU) 고성능 컴퓨팅에 의존하는 영역에서 혁신을 주도하기 위한 훌륭한 도구로 만듭니다. 플랫폼과 해당 애플리케이션에 대해 더 잘 이해하십시오.

CUDA-Q의 장점

양자 기술의 변화를 가능하게 하는 에너지 전도체.
이 참신함은 첨단 기술에 대한 연구를 촉진할 것을 약속합니다. 이미지: NVIDIA 개발자

O 엔비디아 쿠다-Q (의 약어 Quantum을 위한 컴퓨팅 통합 장치 아키텍처, 포르투갈어로 Quantum용 통합 컴퓨팅 장치 아키텍처)는 양자 컴퓨팅과 슈퍼컴퓨팅 간의 교차점에서 일련의 이점을 제공합니다. 가장 주목할만한 특징은 두 컴퓨팅 도메인 간의 긴밀한 통합입니다. 이러한 통합을 통해 기업과 기관은 기존 컴퓨팅과 함께 양자 컴퓨팅의 잠재력을 최대한 활용하여 연구 및 응용을 위한 새로운 가능성을 열 수 있습니다.

이 기술은 다음과 같은 다양한 응용 분야에서 고품질 결과를 제공할 수 있는 고급 성능을 보여줍니다. 최적화 문제에 대한 화학적 시뮬레이션. 이러한 효율성은 고성능 컴퓨팅에 크게 의존하는 분야에서 혁신과 발전을 주도하는 데 매우 중요합니다.

NVIDIA CUDA-Q를 사용한 양자 컴퓨팅의 강점 중 하나는 적응성 e 불가지론 QPU와 관련하여 이는 조직이 단일 하드웨어 옵션에 얽매이지 않고 특정 요구 사항에 가장 적합한 양자 처리 장치를 자유롭게 선택할 수 있음을 의미합니다. 이러한 유연성은 양자 컴퓨팅처럼 역동적인 분야에서 필수적입니다.

또한 개발자 커뮤니티를 지원하는 것은 NVIDIA CUDA-Q가 탑재된 양자 컴퓨터의 중요한 측면입니다. 로서 플랫폼 데 코디고 아베르토, 이는 개발자가 클래식 컴퓨팅과 함께 양자 컴퓨팅의 지평을 탐구하고 확장하는 데 필요한 도구와 리소스에 액세스할 수 있도록 하여 협업과 커뮤니티 개발을 장려합니다.

마지막으로 플랫폼 엔비디아 쿠다-Q 또한 양자 컴퓨팅과 인공 지능의 결합을 통해 혁신적인 솔루션을 가능하게 합니다. 이러한 통합은 다음과 같은 문제를 해결할 수 있는 혁신적인 접근 방식의 길을 열어줍니다. 큐 비트 — 아래에서 설명할 QPU에 사용됩니다 — 시끄럽고 효율적인 알고리즘을 개발합니다. 다양한 컴퓨팅 영역 간의 이러한 시너지 효과는 양자 컴퓨팅의 연구 및 실제 적용 분야에서 지속적인 발전을 주도합니다.

ORCA 및 NVIDIA와의 협력을 통해 PSNC에서 고유한 환경을 조성하고 새로운 클래식 양자 하이브리드 시스템을 구축할 수 있었습니다. 사용자 중심 서비스로 효율적으로 관리되는 여러 QPU 및 GPU의 쉽고 개방적인 통합과 프로그래밍은 개발자와 사용자에게 필수적입니다. 이러한 긴밀한 협력을 통해 내일이 아닌 지금 수많은 혁신적인 응용 분야를 위한 차세대 양자 가속 슈퍼컴퓨터를 위한 기반이 마련되었습니다.

PSNC의 CTO 겸 부국장인 Krzysztof Kurowski는 말했습니다.

QPU란 무엇입니까?

첨단 컴퓨팅 기술을 위한 초고속 양자 프로세서.
ISC 2024에서 발표된 QPU의 모습 예시. 이미지: NVIDIA 블로그

As QPU또는 양자 처리 장치, 양자 컴퓨터의 필수 구성 요소입니다. 전통적인 컴퓨터에서 발견되는 것과 같은 고전적인 프로세서는 다음을 사용합니다. 비트 정보를 처리하기 위해 양자 컴퓨터는 다음을 사용합니다. 큐 비트, 이는 양자 정보의 단위입니다.

Um 큐빗 양자 현상 덕분에 동시에 여러 상태로 존재할 수 있습니다. 위에 놓기. 즉, 클래식 비트는 주어진 시간에 0 또는 1의 상태에 있을 수 있지만 큐비트는 이러한 상태가 중첩될 수 있습니다. 0, 1 또는 동시에 둘의 조합. 이를 통해 양자 컴퓨터는 기존 컴퓨터에 비해 정보 처리 능력이 기하급수적으로 향상됩니다.

그들은 양자 게이트 및 측정과 같은 양자 연산을 적용하여 이러한 큐비트를 조작하고 작동하여 양자 방식으로 계산을 수행하고 정보를 처리하는 일을 담당합니다. 또한 QPU는 다음과 같아야 합니다. 매우 정확하고 안정적큐비트는 소음 및 온도와 같은 환경 간섭에 취약하기 때문입니다.

QPU는 양자 컴퓨터의 핵심이며 양자 작업과 알고리즘을 수행하는 데 근본적인 역할을 합니다. NVIDIA와 같은 전 세계 기업 및 연구 기관은 양자 컴퓨팅의 발전을 촉진하고 화학 시뮬레이션부터 암호화 및 인공 지능에 이르기까지 광범위한 애플리케이션에서 QPU의 잠재력을 탐구하기 위해 QPU 개발 및 개선에 투자하고 있습니다.

응용 프로그램 및 장점

워크플로우 내 작업 인스턴스, 온디맨드 시뮬레이터 및 CPU(OPU)를 사용한 프로세스 시뮬레이션.
고전적인 양자 하이브리드 실험의 워크플로 예시입니다. 이미지: AWS

양자 처리 장치는 컴퓨팅과 과학에 혁명을 일으킬 수 있는 광범위한 응용 분야와 장점을 제시합니다. 우리는 다음을 인용하면서 시작할 수 있습니다. 양자 시뮬레이션여기서 QPU는 다음과 같은 복잡한 양자 시스템을 모델링하는 데 사용됩니다. 분자와 재료. 이를 통해 화학적, 물리적 과정에 대한 이해가 향상될 뿐만 아니라 고온 초전도체를 비롯한 독특한 특성을 지닌 새로운 물질의 발견이 가능해집니다.

또 다른 중요한 응용 프로그램은 최적화여기서 QPU는 복잡한 최적화 문제를 해결할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. 기존 컴퓨터보다 훨씬 효율적입니다.. 이는 물류 및 기획에서부터 금융 및 전자 회로 설계에 이르기까지 다양한 분야와 관련이 있습니다.

정보 보안의 맥락에서 QPU는 이중 역할을 합니다. 한편으로는 현재 사용 중인 많은 암호화 시스템을 깨는 데 사용될 수 있습니다. 반면에 QPU는 다음과 같은 용도로도 사용될 수 있습니다. 양자 암호화 방법 개발 이론적으로 변조 방지 기능을 갖추고 있어 새로운 데이터 보안 패러다임을 제시합니다.

QPU와 양자 기계 학습 알고리즘을 결합하면 다음 분야에서 발전을 이룰 수 있는 잠재력이 있습니다. 인텔리 전시 아 인공, 특히 대용량 데이터 및 계산 복잡성과 관련된 문제의 경우 이는 매우 최근의 측면입니다.

의학 및 생물학과 같은 분야에서는 QPU를 사용하여 시뮬레이션하고 복잡한 생물학적 과정을 이해, 단백질 접힘 및 약물과 세포 수용체의 상호 작용 등이 있습니다. 이러한 시뮬레이션은 보다 효과적인 의약품과 맞춤형 치료법 개발에 기여할 수 있습니다. 또한 QPU를 적용하여 투자 포트폴리오를 최적화하고, 복잡한 금융 위험을 모델링하고, 대규모 시장 데이터 세트의 패턴을 식별할 수 있는 금융 부문에서도 마찬가지입니다.

슈퍼컴퓨터가 혜택을 받았다

가상현실 데이터센터 서버: 데이터 호스팅을 위한 첨단 기술.
엔비디아의 HGX 슈퍼컴퓨팅 플랫폼. 이미지: 타임소이스라엘

NVIDIA CUDA-Q 플랫폼 통합의 혜택을 받는 슈퍼컴퓨터는 전 세계 주요 연구 센터에 위치해 있습니다. 영형 율리히 슈퍼컴퓨팅 센터 독일 JSC(JSC)가 슈퍼컴퓨터를 운영하고 있다. 목성이는 이제 IQM Quantum Computers에서 제공하는 QPU(양자 처리 장치)로 보완됩니다. 이 QPU는 NVIDIA GH200 Grace Hopper Superchip에 의해 구동됩니다. 이 파트너십을 통해 JSC 연구원들은 특히 화학 시뮬레이션 및 최적화 문제에서 양자 애플리케이션을 개발하고 실행할 수 있을 뿐만 아니라 양자 컴퓨팅을 통해 기존 슈퍼컴퓨터를 어떻게 가속화할 수 있는지 보여주는 예가 될 것입니다.

일본에서는 국립 산업 과학 기술원 (AIST)는 슈퍼컴퓨터를 통해 양자 컴퓨팅 이니셔티브를 발전시키고 있습니다. ABCI-Q. QuEra가 제공하고 NVIDIA Hopper 아키텍처로 구동되는 QPU를 통합한 이 시스템은 새로운 연구 기회를 열어줄 것입니다. AIST 연구원들은 복잡한 계산을 수행하기 위해 루비듐 원자를 레이저 제어 큐비트로 사용하여 인공 지능, 에너지 및 생물학 분야에서 양자 응용 프로그램을 탐색할 수 있습니다.

마지막으로, 포즈난 슈퍼컴퓨팅 및 네트워킹 센터 (PSNC)는 폴란드의 두 광자 QPU를 사용하여 혁신적인 접근 방식을 취하고 있습니다. 오르카 컴퓨팅, CUDA-Q 플랫폼으로 가속화된 새로운 슈퍼컴퓨터 파티션에 연결됩니다. 이 설정을 통해 연구자들은 생물학, 화학에서 기계 학습에 이르기까지 광범위한 응용 분야를 탐색할 수 있습니다. 양자 포토닉스 시스템을 사용하는 이러한 QPU는 표준 통신 구성 요소를 사용하여 양자 컴퓨팅에 분산되고 확장 가능한 모듈식 접근 방식을 제공합니다.

이러한 슈퍼컴퓨터는 양자 기술과 고전 기술의 통합에 있어 상당한 발전을 나타내며 고성능 컴퓨팅 연구의 한계를 뛰어넘습니다. 이 슈퍼컴퓨터는 여전히 슈퍼칩을 사용하고 있습니다. NVIDIA 그레이스 호퍼 과학 연구를 가속화합니다. 이들 시스템은 함께 200엑사플롭, 즉 초당 200경 계산의 에너지 효율적인 AI 처리 능력을 제공합니다.

AI는 기후 변화 연구를 가속화하고 약물 발견을 가속화하며 수십 가지 다른 분야의 발전을 이끌고 있습니다. NVIDIA Grace Hopper 기반 시스템은 더 나은 에너지 효율성을 추구하면서 산업을 변화시키는 능력을 위해 HPC의 필수적인 부분이 되고 있습니다.

Ian Buck, NVIDIA Hypercale 및 HPC 부사장

O Isambard-AI e 이삼바드 3 영국 브리스톨 대학의 연구팀과 미국 로스앨러모스 국립연구소, 텍사스 첨단 컴퓨팅 센터 등의 시스템이 NVIDIA의 Arm 기반 슈퍼컴퓨터의 성장 추세에 동참하고 있습니다. Grace CPU 슈퍼칩과 Grace Hopper 플랫폼. 이러한 움직임은 주권 AI라고도 알려진 우수한 AI의 전략적, 문화적 중요성에 대한 인식에 힘입어 AI 기반 슈퍼컴퓨터 구축이 전 세계적으로 가속화되고 있음을 반영합니다.

GPU와 CPU 아키텍처를 통합하여 상호 연결 기술로 엔비디아 NVLink-C2C또는 GH200 는 이러한 변화를 주도하여 과학 센터가 단기간(브랜드에 따라 수년에서 수개월에 걸쳐)에 시스템 설치에서 실제 연구로 이동할 수 있도록 합니다. Isambard-AI 프로젝트는 초기 단계에서 이미 높은 효율성을 입증하면서 이러한 발전을 보여주고 있으며, 더 많은 Grace Hopper Superchips의 출시로 슈퍼컴퓨터 성능이 크게 향상될 것으로 예상됩니다.

결론

소개 엔비디아 쿠다-Q 이는 양자 컴퓨팅과 클래식 컴퓨팅 간의 융합에서 중요한 순간을 의미하며, 광범위한 분야에서 혁신을 주도하는 유연하고 강력한 플랫폼을 제공합니다. 이 두 영역을 긴밀하게 통합함으로써 기업과 기관은 이제 새로운 연구 및 응용 가능성에 접근하여 고성능 컴퓨팅의 지평을 확장할 수 있습니다.

고급 성능, QPU 불가지론 및 개발자 커뮤니티 지원을 제공하는 능력을 갖춘 CUDA-Q는 필수 도구 양자 컴퓨팅과 인공 지능의 발전을 촉진하여 기술 혁신의 새로운 시대를 촉진합니다. 이 도구가 우리에게 제공하는 또 다른 기능을 살펴보겠습니다!

참조 :

만드는 방법 아이폰에 붙은 스티커 WhatsApp 및 기타 앱용.

정보: 엔비디아 [1] e [2]

검토자 글라우콘 바이탈 13년 5월 24일.


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