Die Entfaltung der Quantencomputing: Wie Nvidia die skalierbare Zukunft jenseits von KI vorantreibt

Quantencomputing: Eine neue Grenze in der Technologie

Quantencomputing stellt die nächste Evolutionsstufe in der Technologie dar, bleibt jedoch weitgehend unerforscht. Forscher stehen vor zahlreichen Herausforderungen, darunter Fehlerkorrektur, Skalierbarkeit, Kosten sowie die Entwicklung fortschrittlicher Hardware und Software zur Durchführung leistungsstarker Simulationen.

Um die wissenschaftliche Erkundung in diesem bahnbrechenden Bereich zu fördern, hat Nvidia die Quantum Cloud ins Leben gerufen – eine Plattform, die es Nutzern ermöglicht, Quantenanwendungen und -algorithmen in der Cloud zu entwickeln und zu testen.

Die Nvidia Quantum Cloud basiert auf der Open-Source-Plattform CUDA-Q, die von drei Vierteln der Unternehmen genutzt wird, die Quantenverarbeitungseinheiten (QPUs) implementieren. Tim Costa, Direktor für HPC und Quantencomputing bei Nvidia, betont: "Quantencomputing ist eine revolutionäre Grenze, die die brillantesten Köpfe erfordert, um voranzukommen."

Quantenforschung beschleunigen

Nvidia zielt darauf ab, die Barrieren für die Quantenforschung mit seiner Quantum Cloud abzubauen. Die Plattform bietet mehrere innovative Funktionen:

- Generativer Quanten-Eigensolver: Diese Technologie, entwickelt in Zusammenarbeit mit der Universität Toronto, nutzt große Sprachmodelle (LLMs), um die Entdeckung der Grundzustandsenergie eines Moleküls zu beschleunigen und die stabilste Konfiguration effizient zu identifizieren.

- QC Ware Promethium: Ein Tool, das komplexe Probleme in der Quantenchemie, insbesondere in der molekularen Simulation, angeht.

- Classiq-Integration mit CUDA-Q: Diese Funktion unterstützt Quantenforscher bei der Generierung großer Programme und der Bewertung quantenbasierter Schaltkreise.

Costa hebt die Mission der Quantum Cloud hervor: Wissenschaftler weltweit zu befähigen, Quantencomputing zu nutzen und ihre Ideen in die Realität umzusetzen.

Nvidias Quantenökosystem

Nvidia hat ein umfangreiches Ökosystem mit 160 Partnern im Bereich Quantencomputing etabliert. Führende Tech-Unternehmen wie Google Cloud, Microsoft Azure, Oracle Cloud, IonQ, IQM Quantum Computers, OQC, ORCA Computing, qBraid und Quantinuum integrieren die Quantum Cloud in ihre Dienstleistungen.

HSBC-Forscher haben beispielsweise eine Anwendung für maschinelles Lernen (ML) im Quantenbereich entwickelt, die in der Lage ist, digitalen Zahlungsbetrug zu entdecken, und dabei Simulationen mit 165 Qubits auf Nvidia GPUs durchführte. Dies stellt einen erheblichen Fortschritt dar, da die meisten Projekte typischerweise weniger als 40 Qubits verwenden. Die Forscher nutzten ML-Techniken über die Software CUDA Quantum und cuTensorNet auf Nvidia GPUs zur Bewältigung der Herausforderungen im Zusammenhang mit der Skalierung.

Nvidia arbeitet mit nahezu zwei Dutzend Universitäten zusammen, um die nächste Generation von Computerwissenschaftlern auszubilden und Lehrpläne sowie Lehrmaterialien rund um CUDA Quantum zu entwickeln. Das Unternehmen war auch Mitveranstalter des QHack-Quanten-Hackathons, wo das Gewinnerteam von Qkrishi aus Indien CUDA Quantum einsetzte, um Materialien für ein verbessertes Batteriedesign zu simulieren.

"Die Kluft zwischen traditionellem und Quantencomputing zu überbrücken, ist entscheidend für die Zukunft", stellte Theresa Mayer, VP für Forschung an der Carnegie Mellon University, fest. Nvidias Initiativen zielen darauf ab, Studenten und Forschern die notwendigen Fähigkeiten zu vermitteln, um in einer sich entwickelnden hybriden Technologielandschaft erfolgreich zu sein.

Globale Quanteninnovationen unterstützen

Nvidias CUDA Quantum und verwandte Technologien bilden die Grundlage für zahlreiche globale Quantenprojekte, darunter:

- Integration des Quantenchemie-Pakets Promethium von QC Ware mit der Nvidia Quantum Cloud.

- Die ABCI-Q-Initiative am National Institute of Advanced Industrial Science and Technology in Japan, einem der größten Supercomputer, die dem Quantenforschungsbereich gewidmet sind.

- Eine Nvidia DGX SuperPOD-Einrichtung durch die Novo Nordisk Stiftung.

- Implementierung von CUDA Quantum auf NVIDIA Grace Hopper Superchips im Pawsey Supercomputing Research Centre in Australien.

- Die neue CUDA Quantum-Integration von Classiq, die die Erstellung optimierter Quantenprogramme für Forscher automatisiert.

- Die Bemühungen von ORCA Computing, eine Testumgebung für Quantencomputing im National Quantum Computing Centre des Vereinigten Königreichs zu etablieren, ausgestattet mit einem Nvidia GPU-Cluster und CUDA Quantum.

- Die cloudbasierte Entwicklerumgebung von qBraid, die durch die Integration von CUDA Quantum verbessert wird.

- Die Forschung von BlueQubit, die zeigt, dass Nvidias Technologie in der Lage ist, die schnellsten und größten Quantenemulationen auf GPUs bereitzustellen.

Mit der Förderung der Quanten-Technologie ebnet Nvidia den Weg für bahnbrechende Fortschritte im Computing.