AMD, IBM i Oak Ridge pracują nad integracją komputerów kwantowych z superkomputerami

AMD, IBM oraz Quantum Science Center przy Oak Ridge National Laboratory uruchomiły platformę do wspólnego projektowania i testowania systemów łączących obliczenia kwantowe z klasycznymi. Pierwsze wdrożenie integruje 120-kubitowy procesor IBM Quantum Nighthawk z superkomputerem Umbra, wyposażonym w procesory AMD EPYC piątej generacji i akceleratory Instinct MI355X. Badania skupią się między innymi na korekcji błędów kwantowych.

Nowa platforma pomóc ma w opracowaniu architektur, oprogramowania i sposobów zarządzania hybrydowymi systemami obliczeniowymi. Każdy z partnerów wnosi do projektu inne kompetencje: IBM zapewnia technologię kwantową, Oak Ridge National Laboratory zaplecze badawcze i infrastrukturę obliczeniową, a AMD dostarcza klasyczne układy oraz oprogramowanie integrujące poszczególne elementy.

Superkomputer Umbra wesprze korekcję błędów kwantowych

W pierwszym etapie połączono system IBM Quantum Nighthawk z superkomputerem Umbra, opartym na procesorach AMD EPYC piątej generacji i układach GPU AMD Instinct MI355X. Taka konfiguracja pozwala rozdzielić zadania między różne rodzaje układów. Procesory CPU odpowiadają za koordynację pracy systemu, GPU przyspieszają symulacje i obliczenia równoległe, a rozwiązania FPGA mogą obsługiwać sterowanie, odczyt oraz dekodowanie błędów z niewielkimi opóźnieniami. Integrację sprzętu z aplikacjami HPC i AI wspiera otwarte środowisko programistyczne AMD ROCm.

Jednym z głównych obszarów badań będzie korekcja błędów, która wciąż pozostaje jedną z największych przeszkód na drodze do praktycznego wykorzystania komputerów kwantowych. Proces wymaga ścisłej współpracy procesorów kwantowych z klasycznymi systemami obliczeniowymi. Te ostatnie muszą szybko analizować wyniki pomiarów, dekodować błędy i przekazywać odpowiednie informacje zwrotne do układu kwantowego.

„Budowa użytecznych systemów kwantowych wymaga, aby społeczności zajmujące się obliczeniami kwantowymi i klasycznymi wspólnie rozwiązywały wyzwania związane z projektowaniem systemów” – powiedział Ralph Wittig, Corporate Fellow i szef działu badań i zaawansowanego rozwoju w AMD.

AMD rozwija zaplecze dla przyszłych systemów kwantowych

Współpraca wpisuje się w Quantum Genesis Mission, inicjatywę amerykańskiego Departamentu Energii, zakładającą stworzenie do 2028 roku komputera kwantowego zdolnego do prowadzenia istotnych badań naukowych. Kolejnym etapem ma być połączenie platformy z ośrodkiem Oak Ridge Leadership Computing Facility, gdzie działa superkomputer Lux SI + HPC, również wyposażony w procesory AMD EPYC i akceleratory Instinct. Rozszerzenie środowiska pozwoli badać współpracę obliczeń kwantowych, sztucznej inteligencji i klasycznych systemów HPC w większej skali.

AMD podkreśla, że projekt rozwija jej dotychczasową współpracę z IBM w zakresie obliczeń naukowych przyspieszanych przez GPU oraz dekodowania błędów z wykorzystaniem FPGA. Firma chce w ten sposób przygotować klasyczną infrastrukturę, która będzie niezbędna do budowy przyszłych systemów kwantowych.