Компанія AMD спільно з IBM та національною лабораторією Оук-Ридж залучає обчислювальні технології на базі центральних і графічних професорів, а також власну експертизу, щоб вдосконалювати класичну обчислювальну інфраструктуру майбутніх квантових систем.

Майбутнє квантових обчислень залежатиме від поєднання квантових і класичних обчислень у безпрецедентних масштабах. Класичні обчислення найвищого рівня продуктивності є вкрай необхідними для керування квантовими системами, прискорення складних симуляцій, виправлення помилок і масштабної інтеграції квантових процесорів із високопродуктивними обчислювальними кластерами (HPC). Завдяки передовим технологіям, що охоплюють центральні та графічні професори, а також програмовану користувачем вентильну матрицю (FPGA) і відкрите програмне забезпечення, компанія AMD має унікальні можливості для створення цього фундаменту.

Сьогодні AMD застосовує своє лідерство у сфері класичних обчислень для вирішення цього завдання завдяки новій платформі спільного проєктування для виправлення квантових помилок, створеній IBM і Квантовим науковим центром при національній лабораторії Оук-Ридж (ORNL). Дана співпраця забезпечує спільне середовище для оцінки архітектур, ПЗ і робочих процесів, яких потребуватимуть майбутні гібридні квантові системи.

Нова платформа спільного проєктування спиратиметься на досвід усіх трьох партнерів. IBM надає технологію квантових обчислень, ORNL — своє наукове середовище та обчислювальні потужності, а AMD — технології класичних обчислень і відкрите програмне забезпечення для поєднання квантової обробки даних із науковими робочими навантаженнями.

Перше розгортання об’єднує квантові комп’ютери IBM, зокрема 120-кубітний IBM Quantum Nighthawk, та високопродуктивну обчислювальну систему Umbra на базі центральних процесорів AMD EPYC™ і графічних процесорів AMD Instinct™, у спільному середовищі.

«Створення корисних квантових систем вимагає від спільнот квантових і класичних обчислень для вирішення завдань системного проєктування, — зазначив Ральф Віттіг (Ralph Wittig), головний науково-технічний експерт і керівник відділу досліджень та передових розробок AMD. — AMD має експертизу в галузі центральних і графічних професорів, а також FPGA, — від систем керування в реальному часі до суперкомп’ютерів лідерського класу. Спільно з IBM, лабораторією Оук-Ридж та нашими партнерами з екосистеми ми застосовуємо цей досвід для розробки і тестування того, як квантові процесори, класичні обчислення та ПЗ можуть злагоджено працювати в єдиній масштабній системі».

Ці процеси базуються на досвіді AMD у створенні суперкомп’ютерів лідерського класу, а також на тривалій співпраці з IBM у сфері наукових обчислень із прискоренням на основі графічних процесорів та декодування помилок на базі FPGA.

Створення класичної обчислювальної основи

Інтеграція квантових і класичних обчислень вимагає узгодження кардинально різних обчислювальних потреб у межах єдиної системи. Для систем керування та зворотного зв’язку потрібні мікросекундна точність та миттєва реакція. Наукові обчислення потребують значних ресурсів для паралельної обробки даних. А за злагоджений розподіл завдань між усіма цими ресурсами відповідає система оркестрації.

AMD тісно співпрацює з учасниками галузевої екосистеми та партнерами над спільним проєктуванням систем, щоб задіяти широкий асортимент своїх високопродуктивних рішень і забезпечити всі потреби квантових систем у класичних обчислювальних ресурсах — від керування у реальному часі до масштабних наукових обчислень. AMD пропонує рішення для кожного з наступних завдань.

• Процесори AMD EPYC™ забезпечують оркестрацію та універсальну продуктивність, необхідні для координації складних гібридних класично-квантових систем.
• Графічні прискорювачі AMD Instinct™ прискорюють моделювання, оптимізацію та паралельні наукові обчислення, пов’язані з квантовими задачами.
• Адаптивні системи на кристалі (SoC) AMD Versal™ забезпечують швидке керування квантовим процесором, зчитування результатів обчислень і декодування даних безпосередньо біля процесора.
• Відкрита програмна екосистема AMD ROCm™ допомагає розробникам поєднувати апаратні засоби з програмами для високопродуктивних обчислень і ШІ, створюючи дедалі тісніше інтегровані квантово-класичні обчислювальні середовища.

Разом ці технології забезпечують розробникам квантових технологій, творцям обчислювальних систем і науково-дослідним установам масштабовану класичну обчислювальну основу, на яку вони вже сьогодні можуть спиратися під час розроблення своїх рішень.

AMD та її роль у майбутньому квантових технологій

Головна проблема, яку ще належить розв’язати, перш ніж квантові комп’ютери зможуть виконувати повноцінні наукові обчислення, — це корекція помилок. Для цього потрібно вдосконалювати не лише квантові процесори, а й класичні обчислювальні системи, адже саме на них припадає значна частина цієї роботи. Тому дослідникам у галузі квантових обчислень важливо розуміти, як працюють обидва типи систем і як вони взаємодіють між собою. Нова платформа спільної розробки дає змогу AMD, IBM і Національній лабораторії Оук-Ридж (ORNL) досліджувати ці вимоги в єдиному середовищі. Це дозволить партнерам і надалі підтримувати програму Quantum Genesis Міністерства енергетики США, яка має на меті створити повноцінний квантовий комп'ютер для наукових досліджень уже до 2028 року.

Передбачається підключення цієї платформи до Оук-Риджського суперкомп'ютерного центру (OLCF), де також розташований новий суперкомп'ютер Lux SI (Super Intelligence) + HPC. Цей комплекс побудований на процесорах AMD EPYC і прискорювачах AMD Instinct. Таке об'єднання розширить дослідне середовище до повномасштабної системи, яка дозволить з'ясувати, як інтеграція квантових обчислень, штучного інтелекту та науки може прискорити нові відкриття й зміцнити національну безпеку.

Для AMD ця співпраця відображає базовий принцип: прогрес у квантових обчисленнях прямо залежить від розвитку класичних обчислень. Досліджуючи апаратні та системні потреби квантових комп'ютерів разом із IBM та ORNL уже сьогодні, AMD формує технологічну основу для майбутніх систем. Компанія створює цілісну платформу в тісному партнерстві з розробниками квантових технологій, науковими інститутами та постачальниками рішень.