تقدم NVIDIA CUDA-Q الحوسبة الكمومية إلى أجهزة الكمبيوتر العملاقة اليوم
مؤشر
O نفيديا كودا-Q يصل كجسر يوحد الحوسبة الكمومية والكلاسيكية، مما يوفر التآزر بين الجزأين. ومن خلال دمج هذه المجالات، تتمتع الشركات والمؤسسات بإمكانيات عمل متنوعة، مما يوسع آفاق البحث وتطبيقاته. قدرتها على تقديم الأداء المتقدم ومرونتها في الاختيار وحدات المعالجة الكمومية (QPUs) جعلها أداة رائعة لتحفيز الابتكار في المجالات التي تعتمد على الحوسبة عالية الأداء. فهم أفضل حول المنصة وتطبيقاتها.
فوائد CUDA-Q
O نفيديا كودا-Q (اختصار لـ حساب بنية الجهاز الموحد للكم(باللغة البرتغالية، Unified Computing Device Architecture for Quantum) تقدم سلسلة من الفوائد عند التقاطع بين الحوسبة الكمومية والحوسبة الفائقة. الميزة الأكثر بروزًا هي التكامل الوثيق بين مجالي الحوسبة. يتيح هذا التكامل للشركات والمؤسسات تحقيق أقصى استفادة من إمكانات الحوسبة الكمومية جنبًا إلى جنب مع الحوسبة الكلاسيكية، مما يفتح إمكانيات جديدة للبحث والتطبيق.
تُظهر هذه التقنية الأداء المتقدم، والقدرة على تقديم نتائج عالية الجودة في مجموعة متنوعة من التطبيقات، بدءًا من المحاكاة الكيميائية لمشاكل التحسين. تعتبر هذه الكفاءة مهمة جدًا لدفع الابتكار والتقدم في المجالات التي تعتمد بشكل كبير على الحوسبة عالية الأداء.
إحدى نقاط قوة الحوسبة الكمومية مع NVIDIA CUDA-Q هي مرونة e اللاأدرية فيما يتعلق بـ QPU. وهذا يعني أن المؤسسات تتمتع بحرية اختيار وحدات المعالجة الكمومية التي تناسب احتياجاتها الخاصة على أفضل وجه، دون التقيد بخيار جهاز واحد. هذه المرونة ضرورية في مجال ديناميكي مثل الحوسبة الكمومية.
علاوة على ذلك، يعد دعم مجتمع المطورين جانبًا حاسمًا للكمبيوتر الكمي المزود بـ NVIDIA CUDA-Q. ك منصة مفتوحة المصدر، فهو يشجع التعاون وتنمية المجتمع من خلال تمكين المطورين من الوصول إلى الأدوات والموارد اللازمة لاستكشاف وتوسيع آفاق الحوسبة الكمومية إلى جانب الحوسبة الكلاسيكية.
وأخيراً المنصة نفيديا كودا-Q كما أنها تتيح حلولاً مبتكرة من خلال تمكين الجمع بين الحوسبة الكمومية والذكاء الاصطناعي. يمهد هذا التكامل الطريق لأساليب مبتكرة يمكنها مواجهة تحديات مثل المكدسة - المستخدمة في وحدات QPU، والتي سنشرحها أدناه - صاخبة وتطوير خوارزميات فعالة. يؤدي هذا التآزر بين المجالات المختلفة للحوسبة إلى التقدم المستمر في حدود البحث والتطبيق العملي للحوسبة الكمومية.
أتاح لنا تعاوننا مع ORCA وNVIDIA إنشاء بيئة فريدة وبناء نظام هجين كمي كلاسيكي جديد في PSNC. يعد التكامل والبرمجة السهلة والمفتوحة لوحدات QPU ووحدات معالجة الرسومات المتعددة التي تتم إدارتها بكفاءة من خلال الخدمات التي تركز على المستخدم أمرًا ضروريًا للمطورين والمستخدمين. يمهد هذا التعاون الوثيق الطريق لجيل جديد من الحواسيب العملاقة ذات تسريع الكم للعديد من مجالات التطبيقات المبتكرة، ليس غدًا، بل اليوم.
سعيد كرزيستوف كوروفسكي، المدير الفني ونائب مدير PSNC
ما هي وحدات المعالجة الكمية؟
As وحدات معالجة الكميةأو وحدات المعالجة الكمومية، هي مكونات أساسية لأجهزة الكمبيوتر الكمومية. بينما تستخدم المعالجات الكلاسيكية، مثل تلك الموجودة في أجهزة الكمبيوتر التقليدية بت لمعالجة المعلومات، تستخدم أجهزة الكمبيوتر الكمومية المكدسة، وهي وحدات من المعلومات الكمومية.
Um و qubit يمكن أن توجد في حالات متعددة في وقت واحد، وذلك بفضل ظاهرة كمومية تسمى تراكب. وهذا يعني أنه في حين أن البت الكلاسيكي يمكن أن يكون في حالة 0 أو 1 في وقت معين، فإن الكيوبت يمكن أن يكون في حالة تراكب من هذه الحالات، وهو ما يمثل 0 أو 1 أو أي مزيج من الاثنين في نفس الوقت. وهذا يمنح أجهزة الكمبيوتر الكمومية قدرة أكبر بشكل كبير على معالجة المعلومات مقارنة بأجهزة الكمبيوتر الكلاسيكية.
إنهم مسؤولون عن معالجة وتشغيل هذه الكيوبتات من خلال تطبيق العمليات الكمية، مثل البوابات والقياسات الكمومية، لإجراء الحسابات ومعالجة المعلومات بطريقة كمومية. بالإضافة إلى ذلك، يجب أن تكون وحدات QPU دقيقة للغاية ومستقرةنظرًا لأن البتات الكمومية عرضة للتداخل البيئي، مثل الضوضاء ودرجة الحرارة.
تعد وحدات QPU قلب أجهزة الكمبيوتر الكمومية وتلعب دورًا أساسيًا في تنفيذ المهام والخوارزميات الكمومية. تستثمر الشركات والمؤسسات البحثية حول العالم، مثل NVIDIA نفسها، في تطوير وتحسين وحدات المعالجة الكمية لدفع تقدم الحوسبة الكمومية واستكشاف إمكاناتها في مجموعة واسعة من التطبيقات، بدءًا من المحاكاة الكيميائية وحتى التشفير والذكاء الاصطناعي.
التطبيقات والمزايا
تقدم وحدات المعالجة الكمومية مجموعة واسعة من التطبيقات والمزايا التي تعد بإحداث ثورة في الحوسبة والعلوم. يمكننا أن نبدأ بالاستشهاد بـ المحاكاة الكمومية، حيث تُستخدم وحدات QPU لنمذجة الأنظمة الكمومية المعقدة، مثل الجزيئات والمواد. وهذا يمكن أن يؤدي إلى تقدم في فهم العمليات الكيميائية والفيزيائية، فضلا عن اكتشاف مواد جديدة ذات خصائص فريدة، بما في ذلك الموصلات الفائقة في درجات الحرارة العالية.
تطبيق مهم آخر هو الاقوي، حيث تتمتع وحدات QPU بالقدرة على حل مشكلات التحسين المعقدة في أ أكثر كفاءة بكثير من أجهزة الكمبيوتر الكلاسيكية. وهذا مهم في العديد من المجالات، بدءًا من الخدمات اللوجستية والتخطيط وحتى التمويل وتصميم الدوائر الإلكترونية.
في سياق أمن المعلومات، تلعب وحدات QPU دورًا مزدوجًا. فمن ناحية، يمكن استخدامها لكسر العديد من أنظمة التشفير المستخدمة حاليًا. من ناحية أخرى، يمكن أيضًا استخدام وحدات QPU لـ تطوير طرق التشفير الكمي التي تعتبر مقاومة للتلاعب نظريًا، وتقدم نموذجًا جديدًا لأمن البيانات.
إن الجمع بين وحدات QPU وخوارزميات التعلم الآلي الكمي لديه القدرة على دفع التقدم في مجال الذكاء الاصطناعي، وخاصة في المشاكل التي تنطوي على كميات كبيرة من البيانات والتعقيد الحسابي - وهذا جانب حديث للغاية.
في مجالات مثل الطب والبيولوجيا، يمكن استخدام وحدات QPU لمحاكاة و فهم العمليات البيولوجية المعقدةمثل طي البروتين وتفاعل الأدوية مع المستقبلات الخلوية. يمكن أن تساهم عمليات المحاكاة هذه في تطوير أدوية وعلاجات أكثر فعالية. وأيضًا في القطاع المالي، حيث يمكن تطبيق وحدات QPU لتحسين المحافظ الاستثمارية، ووضع نماذج للمخاطر المالية المعقدة وتحديد الأنماط في مجموعات كبيرة من بيانات السوق.
استفادت أجهزة الكمبيوتر العملاقة
توجد أجهزة الكمبيوتر العملاقة التي تستفيد من تكامل منصة NVIDIA CUDA-Q في مراكز أبحاث رائدة حول العالم. يا مركز يوليش للحوسبة الفائقة (JSC) في ألمانيا تقوم بتشغيل الكمبيوتر العملاق JUPITER، والتي سيتم استكمالها الآن بوحدة المعالجة الكمية (QPU) التي توفرها شركة IQM Quantum Computers. سيتم تشغيل وحدة QPU هذه بواسطة شريحة NVIDIA GH200 Grace Hopper Superchip. وستمكن هذه الشراكة باحثي JSC من تطوير وتنفيذ التطبيقات الكمومية، خاصة في عمليات المحاكاة الكيميائية ومشكلات التحسين، بينما تعمل أيضًا كمثال لكيفية تسريع أجهزة الكمبيوتر العملاقة الكلاسيكية عن طريق الحوسبة الكمومية.
في اليابان ، المعهد الوطني للعلوم الصناعية المتقدمة والتكنولوجيا (AIST) تعمل على تطوير مبادرتها للحوسبة الكمومية باستخدام الكمبيوتر العملاق ABCI-Q. ومن خلال دمج وحدة QPU المقدمة من QuEra والمدعومة ببنية NVIDIA Hopper، سيفتح هذا النظام فرصًا بحثية جديدة. سيتمكن باحثو AIST من استكشاف التطبيقات الكمومية في الذكاء الاصطناعي والطاقة وعلم الأحياء، باستخدام ذرات الروبيديوم ككيوبتات يتم التحكم فيها بالليزر لإجراء حسابات معقدة.
وأخيرا ، فإن مركز بوزنان للحوسبة الفائقة والشبكات (PSNC) في بولندا تتخذ نهجًا مبتكرًا من خلال وحدتي QP ضوئية من حوسبة ORCA، متصل بقسم كمبيوتر عملاق جديد تم تسريعه بواسطة منصة CUDA-Q. سيسمح هذا الإعداد للباحثين باستكشاف مجموعة واسعة من التطبيقات، بدءًا من علم الأحياء والكيمياء وحتى التعلم الآلي. باستخدام أنظمة الضوئيات الكمومية، تقدم وحدات QPU هذه نهجًا موزعًا وقابلاً للتطوير ومعياريًا للحوسبة الكمومية باستخدام مكونات الاتصالات القياسية.
تمثل هذه الحواسيب العملاقة تطورات كبيرة في تكامل التقنيات الكمومية والكلاسيكية، مما يدفع حدود البحث في مجال الحوسبة عالية الأداء. لا تزال أجهزة الكمبيوتر العملاقة هذه تستخدم الرقائق الفائقة نفيديا جريس هوبر لتسريع البحث العلمي. توفر هذه الأنظمة معًا 200 إكسافلوب، أو 200 كوينتيليون عملية حسابية في الثانية، من قوة معالجة الذكاء الاصطناعي الموفرة للطاقة.
يعمل الذكاء الاصطناعي على تسريع أبحاث تغير المناخ، وتسريع اكتشاف الأدوية، ويؤدي إلى التقدم في عشرات المجالات الأخرى. أصبحت الأنظمة التي تدعمها NVIDIA Grace Hopper جزءًا أساسيًا من HPC لقدرتها على تحويل الصناعات مع تحقيق كفاءة أفضل في استخدام الطاقة.
إيان باك، نائب رئيس Hypercale وHPC في NVIDIA
O إسامبارد-AI e إيسامبارد 3 من جامعة بريستول في المملكة المتحدة، إلى جانب أنظمة في الولايات المتحدة مثل تلك الموجودة في مختبر لوس ألاموس الوطني ومركز تكساس للحوسبة المتقدمة، تنضم إلى الاتجاه المتنامي لأجهزة الكمبيوتر العملاقة المستندة إلى Arm من NVIDIA، مع الاستفادة من رقائق Grace CPU الفائقة ومنصة Grace Hopper. تعكس هذه الحركة التسارع العالمي في بناء أجهزة الكمبيوتر العملاقة القائمة على الذكاء الاصطناعي، مدفوعًا بالاعتراف بالأهمية الاستراتيجية والثقافية للذكاء الاصطناعي المتفوق - المعروف أيضًا باسم الذكاء الاصطناعي السيادي.
من خلال دمج بنيات وحدة معالجة الرسومات (GPU) ووحدة المعالجة المركزية (CPU) بناءً على ذراع مع تكنولوجيا الربط البيني نفيديا إن في لينك-C2Cأو GH200 تقود هذا التغيير، مما يمكّن المراكز العلمية من الانتقال من تركيب النظام إلى البحث العملي في فترة زمنية قصيرة (حسب العلامة التجارية، تتراوح من سنوات إلى أشهر). يجسد مشروع Isambard-AI هذا التقدم، حيث أظهرت المرحلة الأولية بالفعل كفاءة عالية، ومن المتوقع أن يؤدي وصول المزيد من رقائق Grace Hopper Superchips إلى زيادة كبيرة في أداء الكمبيوتر العملاق.
اختتام
مقدمة من نفيديا كودا-Q يمثل لحظة مهمة في التقارب بين الحوسبة الكمومية والكلاسيكية، حيث يقدم منصة مرنة وقوية تدفع الابتكار عبر مجموعة واسعة من المجالات. ومن خلال التكامل الوثيق بين هذين المجالين، أصبح لدى الشركات والمؤسسات الآن إمكانية الوصول إلى مجموعة جديدة من إمكانيات البحث والتطبيق، مما يوسع آفاق الحوسبة عالية الأداء.
بفضل قدرتها على تقديم أداء متقدم، وعدم نزاهة QPU، ودعم مجتمع المطورين، تبرز CUDA-Q باعتبارها أداة أساسية لتحفيز التقدم في كل من الحوسبة الكمومية والذكاء الاصطناعي، مما يؤجج عصرًا جديدًا من الابتكار التكنولوجي. دعنا نتابع لنرى ماذا ستوفر لنا الأداة أيضًا!
انظر أيضا:
كيف تصنع الملصق على iPhone للواتس اب والمزيد من التطبيقات.
بمعلومات من: نفيديا [1] e [2]
تمت مراجعته من قبل جلوكون فيتال في 13/5/24.
اكتشف المزيد عن Showmetech
قم بالتسجيل لتلقي آخر أخبارنا عبر البريد الإلكتروني.
