В Японії IBM вперше змогла забезпечити безшовну роботу суперкомп'ютера з квантовим

Команда фахівців IBM та інституту RIKEN (Японія) досягла важливої віхи в розвитку синтезу квантових і суперкомп'ютерних розрахунків (Quantum-Centric Supercomputing, QCSC). Дослідникам вдалося вперше створити замкнутий цикл обчислень, в якому розміщені поруч квантовий обчислювач і суперкомп'ютер безперервно обмінювалися даними проміжних розрахунків, працюючи на спільний результат.

Джерело зображення: ШІ-генерація Grok 4/3DNews

Досі квантові обчислювачі рідко використовувалися для отримання практично значущих розрахунків. Більше того, у зв'язці з суперкомп'ютерами вони працювали циклами, пересилаючи один одному проміжні дані поетапно на великих відрізках часу. Це призводило до простоїв кожної з платформ, поки вони чекали завершення обчислювальних циклів партнера по розрахунках. З огляду на колосальну вартість робочого часу таких систем — це недопустима розкіш. Команді IBM і RIKEN вперше вдалося забезпечити безшовну роботу абсолютно непохожих одна на одну комп'ютерних платформ, забезпечивши безперервний обмін даними в межах кожного обчислювального циклу.

Дослідники з США разом із колегами з Японії створили гібридну систему з суперкомп'ютера Fugaku (який складається з 158 976 вузлів — це майже 7,3 млн ядер ARM) і квантового комп'ютера IBM Quantum System Two на процесорі Heron (133 кубіта). Це було вперше, коли на такому масштабі тісно пов'язали класичний високопродуктивний обчислювальний комплекс і квантовий комп'ютер.

Суть експерименту полягала в розрахунку електронної структури двох складних молекул з атомів заліза та сірки — важливих для біохімії та каталізу. Знання розподілів електронних оболонок — це те, що дає змогу дізнатися про поведінку молекул у будь-якому середовищі. Для розрахунку використовувався метод «квантової діагоналізації на основі вибірок» (Sample-based Quantum Diagonalization, SQD), коли квантовий процесор генерував вибірки з простору станів молекули, а Fugaku обробляв величезні обсяги даних у рамках класичних обчислень і коригував результати в ітеративному циклі.

Це дозволило отримати найбільшу та найточнішу квантово-хімічну симуляцію на сьогодні — точність виявилася вищою, ніж у точних класичних методів (до речі, для таких систем недосяжних), і порівнянною з найкращими наближеними класичними підходами.

Досягнення можна з упевненістю вважати першим практичним втіленням концепції суперкомп'ютерних обчислень з прив'язкою до роботи квантових систем. Розроблений замкнутий робочий процес забезпечив швидку зворотну зв'язок між квантовою та класичною частинами системи, що критично важливо для ефективного використання обох типів ресурсів.

Представники RIKEN та IBM зазначили, що подібний синтез відкриває шлях до інтеграції в систему розрахунків прискорювачів (в тому числі GPU) і наближає момент досягнення справжнього квантового переваги в практично цінних хімічних і фізичних розрахунках. Це досягнення має велике значення для майбутнього гібридних обчислень. Це створює основу для масштабування подібних платформ, включаючи хмарні гібридні середовища, і прискорює дослідження в матеріалознавстві, фармацевтиці та енергетиці, де точне моделювання молекулярних взаємодій відіграє ключову роль.

Хочеш дізнатися більше — читай відгуки