NVIDIA ha annunciato un’iniziativa globale per accelerare gli sforzi di quantum computing nei principali centri di supercalcolo. Lo fa attraverso la piattaforma open-source CUDA-Q. Questa piattaforma consentirà ai siti di supercalcolo in Germania, Giappone e Polonia di potenziare le loro unità di elaborazione quantistica (QPU) all’interno dei loro sistemi di calcolo ad alte prestazioni accelerati da NVIDIA.
Le QPU fungono da cervello dei computer quantistici. Sfruttano il comportamento unico di particelle come elettroni o fotoni per calcolare in modo diverso rispetto ai processori tradizionali. E in più, con maggiore velocità di calcolo. L’integrazione di QPU con la supercomputazione GPU consentirà di spingere i confini della scoperta scientifica. Inoltre, farà progredire lo stato dell’arte nel supercomputing integrato quantistico.
NVIDIA CUDA-Q (NVIDIA CUDA Quantum) è progettato per lo sviluppo di applicazioni usando un modello di programmazione unificato progettato per un ambiente ibrido; ovvero CPU, GPU e QPU lavorano insieme. È costituito da estensioni del linguaggio per Python e C++ e da una toolchain a livello di sistema; quest’ultima consente l’accelerazione delle applicazioni.
Centri di supercalcolo adottano CUDA-Q
NVIDIA ha riportato che tre centri di supercalcolo di primo piano stanno già implementando la piattaforma CUDA-Q di NVIDIA per potenziare le loro capacità di quantum computing.
- Il Jülich Supercomputing Centre (JSC) in Germania sta installando una QPU di IQM Quantum Computers. E’ un complemento al suo supercomputer Jupiter alimentato dal superchip NVIDIA GH200 Grace Hopper.
- In Giappone, il supercomputer ABCI-Q presso il National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST) sta integrando una QPU di QuEra. Alimentato dall’architettura NVIDIA Hopper, il sistema è progettato per far progredire l’iniziativa di quantum computing della nazione.
- Il Poznan Supercomputing and Networking Center (PSNC) in Polonia ha installato di recente due QPU fotoniche. Costruite da ORCA Computing, sono collegate a una nuova partizione di supercomputer accelerata da NVIDIA Hopper.
Questi QPU integrati consentiranno ai ricercatori di esplorare varie applicazioni; tra queste, IA, energia e biologia. Utilizzano tipi unici di qubit come atomi di rubidio o singoli fotoni. Questi qubit offrono metodi promettenti per raggiungere processori quantistici su larga scala e ad alta fedeltà.
Combinati, questi sistemi forniscono un’impressionante potenza di elaborazione AI ad alta efficienza energetica di 200 exaflops.
Il superchip NVIDIA Grace Hopper combina l’architettura CPU NVIDIA Grace e GPU Hopper in un unico pacchetto. Questo è possibile utilizzando interconnessioni chip NVIDIA NVLink-C2C. Così la larghezza di banda tra GPU e CPU aumenta di 7 volte rispetto alla più recente tecnologia PCIe. Offre anche prestazioni fino a 10 volte superiori per le applicazioni che eseguono terabyte di dati. Ciò fornisce ai ricercatori di quantum-classical un potere senza precedenti per risolvere i problemi più complessi del mondo.
Preparare la prossima generazione per il quantum computing
NVIDIA sta anche lavorando con quasi due dozzine di università per preparare la prossima generazione di informatici per l’era del quantum computing. La collaborazione progetterà materiali didattici inerenti CUDA-Q.
Theresa Kotanchek, vicepresidente per la ricerca alla Carnegie Mellon University, ha sottolineato l’importanza di colmare il divario tra computer tradizionali e sistemi quantistici per il futuro dell’informatica. NVIDIA si sta associando a istituzioni di istruzione superiore per aiutare studenti e ricercatori a sperimentare ed eccellere in questo emergente settore.
Per aiutare gli sviluppatori che lavorano a mettere le mani sugli strumenti più recenti, NVIDIA ha co-sponsorizzato QHack, un hackathon quantistico nel febbraio 2024. Il progetto vincitore, sviluppato da Gopesh Dahale di Qkrishi in India, ha utilizzato CUDA-Q per sviluppare un algoritmo per simulare un materiale critico nella progettazione di batterie migliori.
Conclusioni e considerazioni
L’adozione di CUDA-Q e dei superchip NVIDIA Grace Hopper da parte di importanti centri di supercalcolo in Germania, Giappone e Polonia evidenzia il crescente slancio verso il supercomputing integrato quantistico. Con la capacità di esplorare applicazioni in IA, energia e biologia utilizzando tipi unici di qubit, questi sistemi offrono metodi promettenti per raggiungere processori quantistici su larga scala e ad alta fedeltà.
L’annuncio di NVIDIA dell’iniziativa globale per il quantum computing con la piattaforma open-source CUDA-Q segna uno step significativo nell’avanzamento dell’informatica quantistica. Con l’integrazione e la programmazione di QPU, GPU e CPU in un unico sistema, CUDA-Q fornisce i mezzi necessari agli informatici pionieri nei centri di supercalcolo di tutto il mondo per spingere i confini della scoperta scientifica.
La piattaforma unificata per l’informatica ibrida quantum-classical, CUDA-Q può potenzialmente aprire la strada a progressi notevoli in una vasta gamma di settori, dalla scoperta di farmaci e la chimica quantistica allo sviluppo dell’intelligenza artificiale e oltre.
