Кубит и бит — больше не враги: впервые в истории два мира вычислений соединились в одной системе

Две несовместимые вселенные синхронизированы благодаря уникальному “переводчику”.


r53pzn7ezzwe3layt5gn83t03qyg10zv.jpg


Немецкие учёные разработали инструмент , который позволяет напрямую объединять вычислительные мощности квантовых компьютеров и классических суперкомпьютеров . Система получила название sys-sage и создана в Техническом университете Мюнхена совместно со специалистами Лейбниц-центра суперкомпьютеров. Сейчас её проверяют в экспериментальном режиме.

Квантовые машины давно считаются перспективными для решения задач, неподвластных традиционным архитектурам, но встроить их в существующие вычислительные комплексы долго не удавалось. Причина — принципиальные различия в устройстве и методах работы. Новая библиотека призвана преодолеть это несоответствие и научить два разных мира взаимодействовать.

Классические компьютеры работают с битами, которые принимают значение ноль или единицу, тогда как квантовые используют кубиты. Благодаря явлениям суперпозиции и запутанности кубиты могут находиться сразу в нескольких состояниях и особым образом влиять друг на друга. Это даёт возможность ускорять решение отдельных типов задач, но не делает квантовые системы универсальной заменой HPC. Их скорее рассматривают как специальные ускорители, которые можно подключать к суперкомпьютерам, снимая с них часть самых сложных вычислений. Главная сложность до сих пор заключалась в том, чтобы подружить разные интерфейсы, управляющие узлы и топологии.

Изначально sys-sage создавался как библиотека для суперкомпьютеров: он собирает сведения о процессорах, их производительности, скорости обмена данными между узлами и топологии системы. Фактически это подробная карта устройства всего кластера, где видна структура и связи компонентов. Теперь возможности библиотеки расширили за счёт поддержки квантовых машин, и она превратилась в общий язык описания для двух разных архитектур.

Благодаря этому можно разумно распределять задачи: если расчёт лучше выполнить на квантовом процессоре , sys-sage перенаправит его туда, если он подходит под классический HPC — оставит на суперкомпьютере. По словам руководителя проекта Мартина Шульца, профессора ТУМ и члена совета директоров LRZ, эта работа, реализованная в рамках инициатив Munich Quantum Valley и Munich Quantum Software Stack, закладывает основу для того, чтобы квантовые компьютеры можно было действительно использовать в центрах высокопроизводительных вычислений.