内容来源：量子前哨（ID：Qforepost）
编辑丨王珩 编译/排版丨浪味仙 沛贤
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提到量子计算，很多人第一时间可能不会想到英伟达，但身为全球第三大科技公司，英伟达一直是量子计算领域的重要参与者：其硬件 GPU 几乎出现在所有进行量子模拟的经典计算机中。从发布cuQuantum 解决 Max-Cut 问题，再到推出全球首个 GPU 量子计算系统，英伟达都在瞄准量子计算赛道。
量子系统与经典系统的协同，是当前释放量子计算能力的最优解之一。
该如何弥合传统计算机与量子系统之间的鸿沟、构建完备向上的量子生态圈，对于计算的未来至关重要。
在 GTC24 大会上，英伟达交出了一份答卷。
（图片来源：网络）
当地时间 3 月 18 日中午，美国加州圣何塞 SAP 体育中心内座无虚席。
前一刻，体育馆内还是粉色，下一秒就切换成了迷醉之蓝，很容易让人以为这是某个演唱会现场，台下则是狂热的歌迷。
（图片来源：网络）
事实上，这里举办的是英伟达 GTC24 大会，坐在观众席上的一万多人，有开发者、科技公司高管，还有风险投资人等。
时隔五年，英伟达 GTC 大会重回线下，一群几乎涵盖了所有行业的精英们，都在热切期盼皮衣老黄再度引爆算力宇宙。
经过长达两小时的演讲，英伟达创始人兼 CEO 黄仁勋，用多个强劲生产力工具再度稳固自己的算力帝国王座，其中就包括对量子计算赛道的全新赋能：推出一项云服务，帮助广大的研究人员及开发者们，在化学、生物学、材料科学等关键科学领域的量子计算研究中取得突破。
量子云基于英伟达现有的 CUDA-Q 量子计算平台——部署量子处理器的公司有四分之三都在使用该平台。作为一项微服务，量子云首次支持用户在云端构建及测试新的量子算法和应用，包括支持量子-经典混合算法编程的模拟器等，支持用户访问软件开发套件 cuQuantum。
弥合传统计算机和量子系统之间的鸿沟，对于计算的未来至关重要。
此次英伟达推出的量子云，对于解决现有 QPU 性能不足、难以测试量子算法与应用等问题，是一个非常强力的工具。
根据英伟达展示的实际用例可以看出，具备集成第三方软件能力的量子云，的确能够帮助研究者克服规模化方面挑战、加速科学研究。只是区别于其他云服务，英伟达尚未构建自己的量子计算机真机。
- 与多伦多大学合作开展名为”生成量子本征求解器“的研究项目，利用大语言模型 (LLM)，使量子计算机能够更快找到分子的基态能量，助力分子研究。
- 与量子计算软件初创公司 Classiq Technologies Inc. 展开合作，帮助量子研究员更轻松快速地创建大型且复杂的量子算法，完成量子电路的分析和执行。
- 使QC Ware的量子化学平台 Promethium 能够解决如分子模拟的复杂量子化学问题。
英伟达高性能计算和量子计算总监 Tim Costa 表示，量子云正在“打破障碍，探索量子计算这项变革性技术”，目标是帮助“世界上每一位科学家借助量子计算的力量，让他们的想法无限接近现实。”
GTC24 大会上，英伟达宣布，将使用 NVIDIA Hopper 架构和 NVIDIA CUDA-Q，为日本超级计算机 ABCI-Q 提供加速及量子计算平台支持。
（图片来源：网络）
2023 年 7 月，由国家先进工业科学技术研究院牵头，日本组建了量子人工智能技术全球商业研发中心 (G-QuAT)，聚焦经典 量子的融合计算技术，并计划建造超级计算机 ABCI-Q。
G-QuAT 新大楼的建筑效果图
超级计算机 ABCI-Q 包含超过 2000 个 NVIDIA H100 Tensor Core GPU，这些 GPU 通过NVIDIA Quantum-2 InfiniBand (世界上唯一完全可卸载的网内计算平台) 互连，预计将在明年初部署，旨在与未来的量子硬件集成，为跨行业研究提供高保真量子模拟。
除了将推进量子电路模拟和量子机器学习、构建经典-量子混合系统，以及开发受量子技术启发的新算法平台外，英伟达和 G-QuAT 还计划使用超算 ABCI-Q 拓展工业应用方面的合作。
“研究人员需要高性能仿真来解决量子计算中最困难的问题。”NVIDIA 高性能计算和量子计算总监 Tim Costa 表示：“CUDA-Q 和 NVIDIA H100 将帮助 ABCI 等先驱者取得关键进展，并加速量子集成超级计算的发展。”
2024 年 2 月，后量子密码学联盟在 Linux 基金会的牵头下成立，意在应对量子计算对现代加密安全造成的威胁。作为该联盟成员，英伟达推出了一个支持后量子加密技术（PQC）的软件库，名为“NVIDIA cuPQC”，它能够利用 GPU 的并行性，加速运行更高复杂度的安全算法。
测试中，相比传统 CPU，运行在 H100 GPU 上的 cuPQC，为 Kyber (一种被提议作为保护抗量子密钥的标准的算法) 提供了高达 500 倍的加速。
若换成此次大会英伟达最新发布的 Blackwell 架构 GPU，得益于 Blackwell 在加速计算方面的技术突破，以上算法加速的效果将更加明显。
Blackwell GPU
“保护数据免受量子威胁是一个至关重要的问题，我们很高兴能与 NVIDIA 合作优化后量子密码学。”作为开源软件项目 (用于原型设计和评估抗量子密码学) 的创始人，Douglas Stebila 由衷表示开心。
在英伟达的量子计算生态系统中，目前已经有超过 160 个合作伙伴，涉及多个领域。
比如Google Cloud、Microsoft Azure 、Oracle Cloud Infrastructure 这类领先云服务提供商，以及IQM Quantum Computers、OQC、ORCA Computing、qBraid 和 Quantinuum 这样的量子领域领先企业，他们都正在将英伟达量子云集成到自己的产品与研究中。
汇丰银行的研究人员，在英伟达 GPU 上模拟了多达 165 个量子比特，设计出一个量子机器学习 (ML) 应用程序，能够检测出数字支付欺诈行为。这是英伟达帮助研究者使用其量子计算基础设施、推进研究的多个案例之一。
从专业硬件到软件模拟，英伟达正在以自己的方式，努力帮助各行各业的研究者加速拥抱量子计算时代。
“量子计算是下一轮计算变革的前沿领域，需要全球最杰出人才加速这一未来的到来。”英伟达在人才培育方面的一系列动作，正在践行高性能计算和量子计算总监 Tim Costa 的这句话。
一方面，英伟达正在与近二十所大学展开合作，共同开发量子计算机软件CUDA Quantum 相关的课程和教材，助力培养下一代计算机科学家。
另一方面，英伟达协助赞助量子黑客马拉松大赛QHack，最终获胜团队是印度公司 Qkrishi，他们使用 CUDA Quantum 开发了一种算法，模拟出一种对优化电池至关重要的材料。
通过教学相长、以赛带练，英伟达正在加速复合型量子计算人才的进化，帮助学生和各界研究人员在这个新兴的混合环境中脱颖而出。
