Alături de IBM și Oak Ridge National Laboratory, AMD contribuie la dezvoltarea infrastructurii de calcul clasic pentru viitoarele sisteme cuantice prin tehnologiile sale CPU și GPU și prin expertiza în acest domeniu.

Noua platformă de proiectare în comun pentru corectarea erorilor cuantice, dezvoltată de IBM, Oak Ridge National Laboratory (ORNL) și AMD, reunește în același spațiu calculatoarele cuantice IBM și sistemul de calcul de înaltă performanță Umbra al ORNL (în dreapta, cel mai apropiat rack negru). Umbra este echipat cu GPU-uri AMD Instinct MI355X și procesoare AMD EPYC din generația a 5-a. (Foto: IBM)

Viitorul calculului cuantic va depinde de integrarea calculului cuantic cu cel clasic la o scară fără precedent. Sistemele de calcul clasic de vârf sunt esențiale pentru administrarea sistemelor cuantice, accelerarea simulărilor complexe, corectarea erorilor și integrarea la scară largă a procesoarelor cuantice cu clusterele HPC. AMD poate dezvolta această infrastructură datorită portofoliului său de tehnologii de vârf, care include procesoare CPU, acceleratoare GPU, circuite FPGA și software deschis.

AMD contribuie acum cu expertiza sa în calculul clasic de înaltă performanță la noua platformă de proiectare colaborativă pentru corectarea erorilor cuantice. Platforma a fost creată de IBM și Quantum Science Center din cadrul Oak Ridge National Laboratory (ORNL). Colaborarea oferă un mediu comun în care pot fi evaluate arhitecturile, software-ul și fluxurile de lucru necesare viitoarelor sisteme cuantice hibride.

Noua platformă de proiectare la comun va beneficia de experiența tuturor celor trei parteneri. IBM contribuie cu tehnologia de calcul cuantic, ORNL cu infrastructura sa de cercetare științifică și calcul, iar AMD cu tehnologiile de calcul clasic și software-ul deschis necesare pentru integrarea procesării cuantice în sarcinile de calcul științific.

Prima implementare reunește în aceeași locație calculatoare cuantice IBM, inclusiv IBM Quantum Nighthawk cu 120 de qubiți, și sistemul HPC Umbra, echipat cu procesoare AMD EPYC™ și GPU-uri AMD Instinct™.

„Dezvoltarea unor sisteme cuantice utile presupune ca specialiștii în calcul cuantic și cei în calcul clasic să rezolve împreună provocările legate de proiectarea sistemelor”, a declarat expert tehnic senior (n.r. – Corporate Fellow) și director de cercetare și dezvoltare avansată la AMD .„AMD are expertiză în domeniile CPU, GPU și FPGA, de la controlul în timp real până la supercalculul de vârf. Împreună cu IBM, Oak Ridge și partenerii din ecosistem, folosim această experiență pentru a dezvolta și a testa soluții prin care procesoarele cuantice, sistemele de calcul clasic și software-ul pot funcționa împreună la scară largă.”

Această inițiativă se bazează pe experiența AMD în furnizarea tehnologiilor pentru supercalculatoare de vârf și pe colaborarea în desfășurare cu IBM în domeniul calculelor științifice accelerate cu GPU și al decodării pe circuite FPGA pentru corectarea erorilor.

Proiectarea infrastructurii de calcul clasic

Integrarea calculului cuantic cu cel clasic presupune ca un singur sistem să răspundă unor cerințe de procesare diferite. Controlul și mecanismele de feedback necesită o sincronizare precisă și răspunsuri rapide. Calculele științifice au nevoie de o capacitate mare de procesare paralelă. Orchestrarea coordonează activitatea tuturor acestor resurse.

AMD colaborează îndeaproape cu partenerii și cu restul ecosistemului la proiectarea acestor sisteme. Compania își folosește portofoliul extins de tehnologii de înaltă performanță pentru a răspunde cerințelor de calcul clasic ale sistemelor cuantice, de la controlul în timp real până la calculul științific la scară largă, pe sisteme de vârf. AMD contribuie cu expertiză în toate aceste domenii:

  • Procesoarele AMD EPYC™ oferă performanța de calcul general și capacitatea de orchestrare necesare pentru coordonarea sistemelor hibride complexe, care combină calculul clasic cu cel cuantic.
  • GPU-urile AMD Instinct™ accelerează simulările, optimizarea și calculele științifice paralele asociate sarcinilor de calcul cuantic.
  • Sistemele adaptive pe cip (SoC) AMD Versal™ asigură, cu latență redusă, funcțiile de control, citire a rezultatelor măsurătorilor și decodare necesare în apropierea procesorului cuantic.
  • Ecosistemul software deschis AMD ROCm™ îi ajută pe dezvoltatori să conecteze aplicațiile HPC și de inteligență artificială cu aceste componente hardware în medii de calcul cuantic și clasic tot mai bine integrate.

Împreună, aceste tehnologii le oferă dezvoltatorilor de soluții cuantice, constructorilor de sisteme și instituțiilor de cercetare o infrastructură scalabilă de calcul clasic, pe care își pot baza proiectele încă de astăzi.

Rolul AMD în viitorul calculului cuantic

Corectarea erorilor este esențială pentru trecerea de la calculatoarele cuantice actuale la sisteme care pot contribui efectiv la cercetarea științifică. Rezolvarea acestei provocări necesită progrese atât în calculul cuantic, cât și în cel clasic, iar o mare parte a efortului revine componentei clasice. Pentru a corecta erorile, cercetătorii din domeniul cuantic trebuie să înțeleagă și modul în care funcționează procesoarele și sistemele de calcul clasic, deoarece cele două tipuri de sisteme lucrează împreună. Noua platformă de proiectare la comun le oferă companiilor AMD, IBM și Oak Ridge National Laboratory un mediu comun în care să studieze aceste cerințe. Totodată, cei trei parteneri continuă să sprijine programul Quantum Genesis Mission al Departamentului Energiei din SUA și obiectivul acestuia de a dezvolta, până în 2028, un calculator cuantic util pentru cercetarea științifică.

Planurile prevăd conectarea platformei la Oak Ridge Leadership Computing Facility (OLCF), care găzduiește și noul supercalculator Lux SI (superinteligență) + HPC al ORNL, echipat cu procesoare AMD EPYC și GPU-uri AMD Instinct. Aceste conexiuni vor extinde mediul de cercetare la scara unui sistem complet, astfel încât cercetătorii să poată studia cum integrarea calculului cuantic, a inteligenței artificiale și a calculului științific poate accelera descoperirile științifice și poate sprijini securitatea națională.

Pentru AMD, această inițiativă reflectă un principiu fundamental: progresele în calculul cuantic depind de evoluția calculului clasic. Prin colaborarea cu IBM și ORNL pentru a studia încă de acum aceste cerințe, AMD contribuie la dezvoltarea infrastructurii de calcul de care vor avea nevoie viitoarele calculatoare cuantice. Compania proiectează un sistem integrat împreună cu firme din domeniul calculului cuantic, instituții de cercetare și furnizori de tehnologie.