眾多企業(yè)機(jī)構(gòu)正通過 NVIDIA 軟件和 GPU 上的混合量子計(jì)算獲得洞察，全球最大的化工企業(yè)巴斯夫就是其中之一。

巴斯夫的兩位研究人員 Michael Kuehn 和 Davide Vodola 不斷尋求突破，全力推動(dòng)著公司在量子計(jì)算方面開拓創(chuàng)新。他們展示了量子算法如何識(shí)別傳統(tǒng)模擬無法發(fā)現(xiàn)的 NTA 關(guān)鍵屬性。NTA 是一種化合物，可用于去除城市污水中的鐵等有毒金屬。

巴斯夫的量子計(jì)算團(tuán)隊(duì)正在 GPU 上模擬 24 量子位（量子計(jì)算機(jī)的處理引擎）的算力如何應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)。

這對(duì)于許多企業(yè)的研發(fā)中心已經(jīng)是一個(gè)重要成就，而他們卻再接再厲，最近又在 NVIDIA 的 Eos超級(jí)計(jì)算機(jī)上首次運(yùn)行了一次 60 量子位模擬。

Kuehn 表示：“這是我們迄今為止使用量子算法運(yùn)行過的最大規(guī)模的分子模擬?！?/p>

靈活且用戶友好型的軟件

巴斯夫正在 NVIDIA CUDA Quantum 上運(yùn)行該模擬。該平臺(tái)用于編程 CPU 、 GPU 和 QPU（量子計(jì)算機(jī)）。

Vodola 表示這個(gè)平臺(tái)“非常靈活，對(duì)用戶很友好，讓我們能夠使用相對(duì)簡(jiǎn)單的構(gòu)件來建立起復(fù)雜的量子電路模擬。如果沒有 CUDA Quantum，我們就不可能運(yùn)行這一模擬?！?/p>

這項(xiàng)工作需要進(jìn)行許多繁重的計(jì)算，因此巴斯夫啟用了搭載 NVIDIA Tensor Core GPU 的 NVIDIA DGX Cloud 服務(wù)。

Kuehn 表示：“我們需要大量算力，NVIDIA 平臺(tái)在此類模擬方面比基于 CPU 的硬件快得多?！?/p>

Kuehn 幫助啟動(dòng)的巴斯夫量子計(jì)算計(jì)劃始于 2017 年。除了化學(xué)方面的工作外，其團(tuán)隊(duì)還在開發(fā)量子計(jì)算的機(jī)器學(xué)習(xí)用例以及物流和調(diào)度優(yōu)化。

不斷壯大的 CUDA 量子社區(qū)

其他研究團(tuán)隊(duì)也在使用 CUDA Quantum 推動(dòng)科學(xué)發(fā)展。

紐約州立大學(xué)石溪分校的研究人員正在模擬亞原子粒子的復(fù)雜相互作用，力求突破高能物理的界限。他們的研究有望為基礎(chǔ)物理學(xué)帶來新的發(fā)現(xiàn)。

紐約州立大學(xué)教授、布魯克海文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室科學(xué)家 Dmitri Kharzeev 表示：“如果沒有 CUDA Quantum，我們就不可能進(jìn)行量子模擬?！?/p>

惠普實(shí)驗(yàn)室（Hewlett Packard Labs）的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)正在使用 Perlmutter 超級(jí)計(jì)算機(jī)來探索量子化學(xué)中的磁相變，這也是同類型模擬中規(guī)模最大的一次研究。這項(xiàng)工作可以揭示傳統(tǒng)技術(shù)難以模擬的物理過程中存在的重要未知細(xì)節(jié)。

惠普實(shí)驗(yàn)室首席架構(gòu)師 Kirk Bresniker 表示：“隨著量子計(jì)算機(jī)走向?qū)嶋H應(yīng)用，高性能的經(jīng)典模擬將成為開發(fā)新型量子算法原型的關(guān)鍵。通過模擬量子數(shù)據(jù)并從中學(xué)習(xí)，有望挖掘出量子計(jì)算的潛力?！?/p>

一座量子醫(yī)療中心

隨著 CUDA Quantum 在全球范圍內(nèi)得到更廣的支持，這些工作也接踵而至。

Classiq 是一家初創(chuàng)企業(yè)，目前已有 400 多所大學(xué)在使用其新方法編寫量子程序。該公司于今日宣布建立一所新的研究中心。

該中心與 NVIDIA 合作建立，致力于培訓(xùn)生命科學(xué)領(lǐng)域的專家編寫量子應(yīng)用，以將其用于輔助醫(yī)生診斷疾病或加速新藥研發(fā)。

Classiq 開發(fā)的量子設(shè)計(jì)軟件可以自動(dòng)執(zhí)行低級(jí)別任務(wù)，因此開發(fā)人員無需了解有關(guān)量子計(jì)算機(jī)如何工作的所有復(fù)雜細(xì)節(jié)。該軟件現(xiàn)已與 CUDA Quantum 集成。

總部位于德國(guó)和瑞士的量子服務(wù)公司 Terra Quantum 正在為生命科學(xué)、能源、化學(xué)和金融領(lǐng)域開發(fā)混合量子應(yīng)用，這些應(yīng)用將在 CUDA Quantum 上運(yùn)行。此外，芬蘭的 IQM 也在使其超導(dǎo) QPU 能夠支持 CUDA Quantum 的使用。

量子 “熱愛”Grace Hopper

多家公司將使用 NVIDIA Grace Hopper 超級(jí)芯片來推進(jìn)自身混合量子工作的開展，包括總部位于英國(guó)雷丁的 Oxford Quantum Circuits。該公司正在一個(gè)由 CUDA Quantum 編程的混合 QPU/GPU 系統(tǒng)中使用 Grace Hopper。

芝加哥的 qBraid 和阿姆斯特丹的 Fermioniq 也在分別使用 Grace Hopper 構(gòu)建量子云服務(wù)和開發(fā)張量網(wǎng)絡(luò)算法。

Grace Hopper 的大量共享內(nèi)存與內(nèi)存帶寬使這些超級(jí)芯片非常適合內(nèi)存需求量大的量子模擬。

即刻采用 NVIDIA 加速軟件目錄 NGC (https://catalog.ngc.nvidia.com/orgs/nvidia/containers/cuda-quantum) 或 Github (https://github.com/NVIDIA/cuda-quantum) 中的最新版本 CUDA Quantum，開啟混合量子系統(tǒng)編程之旅。

GTC 2024 將于 2024 年 3 月 18 至 21 日在美國(guó)加州圣何塞會(huì)議中心舉行，線上大會(huì)也將同期開放。點(diǎn)擊“閱讀原文”或掃描下方海報(bào)二維碼，立即注冊(cè) GTC 大會(huì)。