IBM giới thiệu kiến trúc siêu máy tính tập trung vào lượng tử đầu tiên trong ngành

IBM đã công bố kiến trúc tham chiếu đầu tiên được xuất bản cho siêu máy tính tập trung vào điện toán lượng tử, phác thảo cách tích hợp điện toán lượng tử vào các môi trường siêu máy tính hiện đại.

Các máy tính lượng tử đang tiến tới việc thực hiện các mô phỏng hữu ích đối với các hệ lượng tử phức tạp, với các thuật toán lai đang nổi lên đã cho ra kết quả có ý nghĩa trong các lĩnh vực như hóa học và khoa học vật liệu.

Tuy nhiên, khả năng của chúng trong việc giải quyết các bài toán khoa học mang tính “thử thách lớn” vẫn còn bị giới hạn do chúng bị tách rời khỏi hạ tầng siêu máy tính truyền thống, vốn vẫn đòi hỏi việc di chuyển dữ liệu thủ công và sự phối hợp giữa các hệ thống lượng tử và cổ điển.

Để giải quyết thách thức này, IBM đề xuất một bản thiết kế siêu máy tính tập trung vào điện toán lượng tử, tích hợp các bộ xử lý lượng tử (QPUs) với GPU và CPU trên các hệ thống triển khai tại chỗ (on-premises), các trung tâm nghiên cứu và các nền tảng đám mây, cho phép nhiều công nghệ tính toán cùng phối hợp để xử lý các bài toán vượt ra ngoài tầm với của từng hệ thống riêng lẻ.

Kiến trúc này đưa công nghệ lượng tử và công nghệ cổ điển vào một môi trường tính toán thống nhất bằng cách kết hợp phần cứng lượng tử với các tài nguyên cổ điển, bao gồm các cụm CPU và GPU, mạng truyền tốc độ cao và bộ nhớ dùng chung, nhằm hỗ trợ các tác vụ chuyên sâu và phát triển thuật toán.

Các nhà khoa học của IBM vạch ra lộ trình ba giai đoạn hướng tới mô hình này: đầu tiên, tích hợp QPU như các bộ tăng tốc (accelerators) trong các môi trường điện toán hiệu năng cao (HPC) hiện có; sau đó phát triển các nền tảng dị cấu hình (heterogeneous) có hỗ trợ middleware để trừu tượng hóa độ phức tạp của hệ thống khỏi người dùng; và cuối cùng, tạo ra các hệ thống lượng tử-cổ điển được tối ưu đồng bộ hoàn toàn, được thiết kế cho các quy trình làm việc end-to-end.

Với nền tảng này, IBM cho phép các quy trình làm việc được phối hợp, trải dài trên cả tính toán lượng tử và tính toán cổ điển.

Việc điều phối tích hợp và các khung phần mềm mã nguồn mở, bao gồm Qiskit, cho phép các nhà phát triển và nhà khoa học tiếp cận năng lực lượng tử thông qua các công cụ phát triển quen thuộc, giúp mở rộng các ứng dụng điện toán lượng tử sang các lĩnh vực như hóa học, khoa học vật liệu và tối ưu hóa.

“Các bộ xử lý lượng tử của ngày hôm nay đang bắt đầu giải quyết những phần khó nhất của các bài toán khoa học—những bài toán được chi phối bởi cơ học lượng tử trong hóa học,” ông Jay Gambetta, Giám đốc IBM Research và là IBM Fellow, cho biết.

“Tương lai nằm ở siêu máy tính tập trung vào điện toán lượng tử, nơi các bộ xử lý lượng tử phối hợp với điện toán hiệu năng cao cổ điển để giải các bài toán trước đây vượt ngoài tầm với. IBM đang xây dựng công nghệ và các hệ thống để hiện thực hóa tương lai của điện toán ngay từ hôm nay,” ông khẳng định.

                    **Công bố:** Bài viết này đã được biên tập bởi Vivian Nguyen. Để biết thêm thông tin về cách chúng tôi tạo và xem xét nội dung, hãy xem Chính sách Biên tập của chúng tôi.