Бъдещето на квантовите изчисления ще зависи от безпрецедентната комбинация от квантови и класически системи. Необходима е водеща класическа изчислителна мощност за управление на квантовите процеси, ускоряване на сложните симулации, коригиране на грешките и интегриране на квантовите процесори с HPC клъстерите в голям мащаб. С водещи технологии в CPU, GPU, FPGA и отворения софтуер, AMD е в уникална позиция да изгради тази основа.

Днес AMD прилага своя опит в класическите изчисления за справяне с това предизвикателство чрез нова платформа за кодиране на квантова корекция на грешки, създадена от IBM и Центъра за квантови науки в Националната лаборатория Оук Ридж (ORNL). Това сътрудничество осигурява споделена среда за оценка на архитектурите, софтуера и работните процеси, които бъдещите хибридни квантови системи ще изискват.

Новата съвместна платформа за разработка ще се основава на експертния опит и на тримата партньори, като IBM ще предостави технологията за квантови изчисления, ORNL ще осигури научноизследователската и изчислителна среда, а AMD ще предостави класическата изчислителна технология и отворен софтуер за свързване на квантовите процеси с научните работни натоварвания.

Първото внедряване обединява квантовите компютри на IBM, включително 120-кубитовия IBM Quantum Nighthawk, и системата Umbra HPC, задвижвана от процесорите AMD EPYC и графичните процесори AMD Instinct, в споделена среда.

„Изграждането на функционални квантови системи изисква съвместни предизвикателства при системния дизайн от страна на квантовите и класическите изчислителни общности“, казва Ралф Витиг, корпоративен сътрудник и ръководител на отдела за изследвания и разработки в AMD. „AMD има опит в работата с CPU, GPU и FPGA, от системите за управление в реално време до водещи суперкомпютри. Заедно с IBM, Oak Ridge и нашите партньори в екосистемата, ние прилагаме този опит, за да разработим и тестваме как квантовите процесори, класическите изчисления и софтуерът могат ефективно да взаимодействат в голям мащаб.“

Тази работа се основава на опита на AMD в разработването на водещи суперкомпютри и текущото сътрудничество с IBM в областите на научните изчисления, ускорени от GPU, и декодирането на грешки, базирано на FPGA.

Проектиране на класическа основа

Интегрирането на квантовите и класическите изчисления изисква съгласуване на различните изисквания за обработка на данните в една система. Контролът и обратната връзка изискват прецизно синхронизиране и бърза реакция. Научните изчисления изискват масивна паралелна обработка, а оркестрацията координира работата на всички тези ресурси.

AMD си сътрудничи с екосистемата и партньорите чрез задълбочено съвместно разработване, като използва широкото си портфолио от високопроизводителни решения, за да отговори на нуждите на класическите изчисления на квантовите системи – от управление в реално време до мащабни научни изчисления. AMD предоставя експертиза във всички тези области:

• Процесорите AMD EPYC осигуряват оркестрацията и производителността с общо предназначение, необходими за координиране на сложните хибридни квантово-класически системи;
• Графичните процесори AMD Instinct ускоряват симулацията, оптимизацията и паралелните научни изчисления, свързани с квантовите натоварвания;
• Адаптивните SoC-та на AMD Versal осигуряват възможностите за контрол, четене и декодиране с ниска латентност, необходими близо до квантовия процесор;
• Отворената софтуерна екосистема AMD ROCm помага на разработчиците да свързват HPC и AI приложенията с този хардуер във все по-интегрираните квантово-класически среди.

Заедно тези технологии предоставят на квантовите разработчици, системните интегратори и изследователските институции мащабируема класическа основа, която те могат да използват днес.

AMD и нейната роля в бъдещето на квантовите изчисления

Корекцията на грешките е това, което отличава днешните квантови компютри от тези, които ще могат да изпълняват научни задачи в реалния свят. Решаването на този проблем изисква работа както в квантовите, така и в класическите изчисления, като значителна част от нея попада в класическата област. Корекцията на грешките изисква квантовите изследователи да разбират както процесорите, така и класическите изчисления, тъй като двете системи работят рамо до рамо. Новата съвместна платформа за разработка предоставя на AMD, IBM и Националната лаборатория Оук Ридж споделена среда за съвместно проучване на тези изисквания, като продължава да подкрепя мисията Quantum Genesis на Министерството на енергетиката на САЩ и нейния напредък към научно значимия квантов компютър до 2028 г.

Планирано е платформата да бъде свързана с Oak Ridge Leadership Computing Facility (OLCF), където се помещава и новият суперкомпютър Lux SI (Super Intelligence) + HPC на ORNL, който работи с процесорите AMD EPYC и графичните чипове AMD Instinct. Тези връзки ще разширят изследователската среда до пълномащабната система, необходима за изследване как интегрираните квантови изчисления, изкуственият интелект и научните изчисления могат да ускорят научните открития и да гарантират националната сигурност.

За AMD тази работа отразява фундаментален принцип: прогресът в квантовите изчисления зависи от напредъка в класическите изчисления. Работейки с IBM и ORNL за проучване на тези изисквания днес, AMD оформя изчислителната основа, от която ще се нуждаят бъдещите квантови компютри. AMD работи с квантови компании, изследователски институции и доставчици на технологии за разработване на цялостна система.