電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/李寧遠）不久前在國際超算大會ISC上， NVIDIA宣布將通過開源的 NVIDIA CUDA-Q量子計算平臺，助力全球各地的國家級超算中心加快量子計算的研究發(fā)展。雖然量子計算離真正應用起來還有相當遠的距離，但量子計算方面的推進一刻也沒有停下，國內外不少企業(yè)和研究機構都在推進量子計算方面的研究。

量子計算QPU

ISC上，Nvidia表示正在加速量子計算研究，會將CUDA-Q量子計算平臺連接到德國、日本和波蘭的超級計算機站點，為其高性能計算機系統(tǒng)內的量子處理單元（QPU）提供強大的動力。

QPU量子處理單元是量子計算機的核心，它能夠利用電子或光子等粒子的行為來進行特定類型的計算，其速度遠快于當今計算機的任何處理器。QPU的量子計算是基于量子力學原理的計算技術，利用量子疊加和量子糾纏等量子物理特性執(zhí)行計算，利用這些特性QPU可以快速處理和操作量子態(tài)，完成復雜的計算。

根據(jù)Nvidia的說法，“拿在手上，量子處理單元（QPU）可能看起來和感覺上與圖形或數(shù)據(jù)處理單元（DPU）非常相似。它們都是十分典型的芯片或具有多個芯片的模塊?？梢坏┻\行起來，QPU 就會爆發(fā)出截然不同的力量”。

QPU的性能一般用它所包含的量子位數(shù)量來表示，而量子位是一個抽象概念，所以需要通過各種技術來模擬出這個量子位節(jié)點。在量子位的制造上，目前有很多技術手段，如超導量子比特、離子阱量子比特、量子點量子比特等。

比如今年容錯量子計算機硬件開發(fā)商Alice & Bob就成功流片一款16量子比特的QPU——Helium 1，英特爾去年的12量子位量子處理單元QPU“隧道瀑布”也是英特爾迄今為止最先進的硅自旋量子比特芯片。

量子計算目前還處于早期階段，日后哪種技術手段的量子位會在QPU中被廣泛使用還不得而知。但可以缺的是，理論上QPU所需的功率和所產生的熱量均會少于現(xiàn)在的這些經典處理器。

經典超算和量子計算的協(xié)同工作

業(yè)界認為，隨著QPU的發(fā)展，未來會出現(xiàn)很多經典計算和量子計算的協(xié)同工作的場景，計算任務需要能夠在QPU、CPU和GPU上均良好運行。

NvidiaCUDA-Q量子計算平臺程序能夠量子計算機的QPU和經典系統(tǒng)中模擬QPU的GPU上運行。ISC上連接NvidiaCUDA-Q量子計算平臺的日本產業(yè)技術綜合研究所的 ABCI-Q 超級計算機、德國于利希超算中心（JSC）、波蘭波茲南超級計算與網(wǎng)絡中心（PSNC）均是在做經典計算和量子計算混合的研究工作。

日本產業(yè)技術綜合研究所表示ABCI-Q借助量子與經典混合加速計算機，將在實用量子計算應用方面取得進展；波蘭波茲南超級計算與網(wǎng)絡中心表示通過構建一個全新的量子與經典混合系統(tǒng)，能夠在未來多QPU和GPU系統(tǒng)上實現(xiàn)高效管理以及開放簡便的集成和編程；德國于利希超算中心同樣表示混合量子與經典加速超級計算讓量子計算更接近成為現(xiàn)實。

混合的量子系統(tǒng)，無疑將使量子計算更接近現(xiàn)實更接近落地應用，這種混合系統(tǒng)將在未來解決單靠經典計算無法解決的復雜問題。

小結

作為尚處于早期的科技賽道，新技術新硬件的每一次突破，都在推動量子計算產業(yè)離現(xiàn)實更近一步，最終每一步突破匯聚成的顛覆性的革新，會在短時間內迅速引起行業(yè)變革。這項能夠改變世界的技術正朝著超越傳統(tǒng)經典計算的方向一步步前進。