研究人员还希望量子处理器能够解决经典计算机在金融和物流等领域所无法处理的优化问题。最后,它们甚至可能会推动机器学习的发展。
QPU 何时上市?
量子研究者希望 QPU 来得越快越好,但目前这门技术仍面临着多方面的挑战。
在硬件层面,QPU 还没有强大或可靠到足以解决大多数现实世界的工作。然而早期的 QPU 以及使用 NVIDIA cuQuantum 等软件模拟 QPU 的 GPU 已经开始展现出有助于研究者的成果,尤其是在探索如何建造更好的 QPU 和开发量子算法的项目中。
研究者正在使用通过亚马逊、IBM、IonQ、Rigetti、Xanadu 等公司提供的原型系统。世界各地的政府开始看到这项技术的前景,因此进行了大量投资,希望建造出规模更大、更加雄心勃勃的系统。
如何为量子处理器编程?
量子计算的软件仍处于起步阶段。
大部分量子计算软件看起来就像是早期经典计算机中让程序员苦不堪言的那种汇编语言代码。所以开发者必须了解底层量子硬件的细节,以使程序正常运行。
但确实有迹象表明在这一点上正在朝着好的方向发展。未来将出现能在任何超级计算机上运行的单一软件环境——量子操作系统。
目前有几个早期项目正在进行中。所有项目都在努力突破当前硬件的局限性;有些项目因受到开发代码的公司的限制而受阻。
例如一些公司在企业计算方面拥有深厚的专业知识,但缺乏高性能环境方面的经验,而量子计算的许多科学和技术工作都要在这种环境中完成。还有一些公司缺乏 AI 方面的专业知识,而 AI 与量子计算能够产生协同作用。
引入混合量子系统
研究界普遍认为在可预见的未来,经典和量子计算机将协同工作,因此软件也需要能够在 QPU、CPU 和 GPU 上良好运行。
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研究人员在 2017 年的一篇论文中描述了混合经典-量子计算机。
为了推动量子计算的发展,NVIDIA 最近发布了用于混合量子系统编程的开放平台——NVIDIA 量子优化设备架构(QODA)。
QODA 内置简洁、富有表现力的高级语言,因而功能强大,易于使用。开发者可以使用 QODA 编写程序,此程序在量子计算机中的 QPU 和经典系统中模拟 QPU的 GPU 上运行。
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NVIDIA QODA 为开发者提供了用于编程任何混合量子-经典计算机的统一平台
QODA 将支持每一种量子计算机和 QPU。
在发布会上,包括 Pasqal、Xanadu、QC Ware 和 Zapata 在内的量子系统和软件供应商都表达了对 QODA 的支持。QODA 的用户包括美国和欧洲的主要超级计算中心。
NVIDIA 的 CUDA 软件为科学、技术和企业用户加速 HPC 和 AI 工作负载,而 QODA 就是建立在 NVIDIA CUDA 软件广泛的专业知识基础之上。
QODA 公测版有望在年底前发布,这将使 2023 年及以后的 QPU 前景一片光明。
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