شرکت انویدیا، بزرگترین تولید‌کننده پردازنده‌های گرافیکی مورد استفاده در زیرساخت هوش مصنوعی، در کنفرانس بین‌المللی ابررایانش سنت‌لوئیس از معماری جدیدی به نام NVQLink رونمایی کرد. طبق اعلام شرکت، این سیستم باز پردازنده‌های کوانتومی را به رایانش شتاب‌یافته کلاسیک متصل می‌کند و به گفته جنسن هوانگ، مدیرعامل انویدیا، «سنگ‌ بنای ترجمه میان ابررایانه‌های کوانتومی و کلاسیک» خواهد بود.

انویدیا می‌گوید این معماری تاکنون در بیش از دوازده مرکز ابررایانشی جهان برای ایجاد جریان‌های مرکب کاری میان رایانش کلاسیک و کوانتوم به کار رفته است.

انویدیا در توضیح اهمیت این معماری جدید طی یک پست وبلاگی گفت، سخت افزاری که یک واحد پردازنده کوانتومی یا QPU را کنترل کرده و مورد سنجش قرار می‌دهد نیازمند توان رایانشی بسیار زیادی برای تنظیم لحظه‌ای و یا رمزگشایی از اصلاح خطای کوانتومی (QEC) است و برای بکارگیری مفید کوانتوم، به QEC و تنظیم گسترده‌ای نیاز است که تنها با پیشرفته‌ترین رایانش شتابه‌یافته امکان پذیر خواهد شد.

رایانش شتاب‌یافته یا Accelerated Computing در واقع به همان استفاده از پردازنده‌های گرافیکی و دیگر شکل‌های پردازنده چون FPGA و ASICها برای انجام سریع وظایف سنگین داده‌ای اشاره دارد که در مقایسه با استفاده تنها از پردازنده‌های مرکزی یا CPU کارآمدی بیشتری خواهد داشت. این روش در حال حاضر عرف رایانش ابری و زیرساخت هوش مصنوعی است.

معماری NVQLink قادر است:

۴۰ پتافلاپس توان پردازشی هوش مصنوعی با دقت FP4 ارائه دهد
۴۰۰ گیگابیت بر ثانیه پهنای باند میان GPU و QPU فراهم کند
کمتر از ۴ میکروثانیه تاخیر یا لتنسی در ارتباط را به ثبت رساند.

معماری NVQLink امکان استفاده از پردازنده‌های گرافیکی (GPU) و شتاب‌دهندگی آنها را در تنظیمات پردازنده کوانتومی یا QPU فراهم می‌کند.

همکاری Quantinuum و انویدیا برای تحول بخش کوانتوم
در پی انتشار این معماری جدید، شرکت Quantinuum که از فعالان مهم بخش رایانش کوانتومی است به استفاده از معماری انویدیا روی آورده است. طبق اعلام این شرکت، نسل جدید رایانه کوانتومی Helios و سیستم‌های آینده آن از طریق NVQLink با پردازنده‌های گرافیکی انویدیا یکپارچه خواهند شد و این همکاری به جهشی بی‌سابقه در تصحیح خطای کوانتومی و کاربردهای شیمی کوانتومی منجر شده است.

این پردازنده جدید کوانتومی (QPU) از پردازنده سرور GH200 Grace Hopper انویدیا به عنوان میزبان لحظه‌ای خود استفاده می‌کند و GH200 در این تنظیمات می‌تواند به اصلاح فوری خطای کوانتومی بپردازد.

تیم دو شرکت با اتصال پردازنده Grace Hopper GH200 انویدیا به سیستم Helios، موفق به ثبت زمان واکنش ۶۷ میکروثانیه در فرایند تصحیح خطا شده‌اند که ۳۲ برابر سریع‌تر از حد لازم دو میلی‌ثانیه‌ای است.
همچنین، استفاده از یک سیستم رمزگشای مبتنی بر پردازنده گرافیکی مبتنی بر کتابخانه CUDA-Q QEC شرکت انویدیا، باعث شده تا همخوانی منطقی عملیات کوانتومی بیش از ۳ درصد افزایش داد.

این طراحی به گفته انویدیا مدل آشنا و یکپارچه برنامه‌نویسی CUDA را به عرصه کوانتوم می‌آورد. طبق اعلام شرکت این یکپارچه سازی باعث شده تا رمزگذاری هشت کیوبیت منطقی در ۳۰ کیوبیت فیزیکی پس از سه مرحله تصحیح به نرخ خطای ۰.۹۲۵ درصد منجر شود که ۵.۴ برابر بهتر از نرخ ۴.۹۵ درصدی پیش از رمزگشایی است.

تاثیر روش جدید بر شیمی کوانتومی با کمک هوش مصنوعی
همکاری سه‌جانبه Quantinuum، انویدیا و یک شرکت داروسازی بزرگ به توسعه چارچوب ADAPT-GQE منجر شده است. این رویکرد که بر مبنای ترنسفورمر و هوش مصنوعی مولد کوانتومی عمل می‌کند هنگام تولید داده‌های آموزشی برای مولکول‌های پیچیده، نسبت به روش‌های سنتی ۲۳۴ برابر سرعت بیشتری دارد.

طبق اعلام انویدیا، معماری جدید شرکت در حال حاضر توسط ۹ آزمایشگاه ملی آمریکا شامل Brookhaven، Fermilab، Lawrence Berkeley، Los Alamos، Oak Ridge و Sandia به کار گرفته شده و همچنین ۱۷ سازنده سخت‌افزار کوانتومی و ۵ شرکت سازنده کنترلر نیز از آن استقبال کرده‌اند.

وزیر انرژی ایالات متحده، کریس رایت، این فناوری را «حلقه اتصال حیاتی میان ابررایانه‌های مبتنی بر GPU و پردازنده‌های کوانتومی در حال ظهور» توصیف کرده است.

عرضه معماری جدید NVQLink می‌تواند مرحله‌ای تازه در توسعه محاسبات ترکیبی کوانتوم-سنتی را رقم بزند تا در آینده شاهد استفاده تجاری بیشتر از رایانش کوانتوم باشیم.