AWS, Nvidia и NASA оценили связь квантовых ПК с суперкомпьютерами

21.07.2026 квантовые вычисления квантовые компьютеры кванты Новости

Специалисты Amazon Web Services, Nvidia, Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли и NASA разработали методику для оценки совместной работы квантовых чипов и традиционных суперкомпьютеров. Эта система помогает понять, когда квантовое устройство должно находиться в непосредственной близости от мощной вычислительной инфраструктуры, а когда допустимо использовать удаленный облачный доступ.

Требования зависят от типа решаемой задачи

Взаимодействие квантовых и классических систем исследователи разделили на две категории. Первая касается управления оборудованием в реальном времени, включая калибровку физических кубитов и обработку данных для исправления ошибок. Вторая охватывает гибридные алгоритмы, где классический компьютер и квантовый процессор поочередно берут на себя части вычислений.

При коррекции ошибок классическая машина анализирует контрольные замеры и определяет, какие неисправности нужно устранить. Этот процесс должен укладываться в микросекундные интервалы, что требует прямой связи с минимальной задержкой. Обычное сетевое подключение для таких задач непригодно.

Во втором случае задержка влияет на общую продолжительность работы, но не всегда делает выполнение алгоритма невозможным. Поэтому некоторые задачи могут обходиться облачным доступом к квантовому устройству.

Удаленный доступ подходит не для всех алгоритмов

Авторы разбили время выполнения гибридного алгоритма на три этапа: классические вычисления, работа квантового процессора и передача данных. Если большую часть цикла занимает обработка информации, сокращение сетевых задержек почти не ускоряет расчет. Если же алгоритм требует частого обмена данными, быстрое соединение становится критически важным.

В качестве первого примера была рассмотрена квантовая диагонализация на основе выборок, используемая в квантовой химии. Эксперимент проводился на 77-кубитном процессоре IBM Heron. Основное время в этом сценарии ушло на классическую обработку результатов. Доля затрат на коммуникацию составила около 0,0001, поэтому удаленного доступа к квантовому процессору оказалось достаточно.

Иной результат показал метод Монте-Карло по цепям Маркова с квантовым ускорением, протестированный на 10-кубитном устройстве IBM. Этот алгоритм требует частых последовательных обменов. При удаленном доступе издержки на связь превысили время вычислений примерно в 1000 раз. Однако для его выполнения не нужен был полноценный суперкомпьютер — достаточно небольшого классического контроллера с низкой задержкой соединения.

Коррекция ошибок ужесточит требования

С переходом к логическим кубитам и отказоустойчивым квантовым системам роль классической инфраструктуры возрастет. Система должна будет непрерывно обрабатывать измерения, выявлять ошибки и отправлять корректирующие команды. Скорость классической части начнет определять темп работы квантового компьютера.

Авторы полагают, что крупные отказоустойчивые установки потребуют более тесной интеграции с высокопроизводительными вычислительными системами. При этом универсальной архитектуры не существует. Требования зависят от алгоритма, характеристик оборудования, частоты обменов и объема передаваемых данных.

Исследователи предлагают использовать разработанную модель для регулярной переоценки инфраструктуры по мере развития квантовых процессоров и вычислительных методов.

Напомним, в июле Nvidia опубликовала код ИИ-модуля для предварительной обработки сигналов квантовых ошибок. В симуляции связка с классическим декодером снизила частоту логических сбоев и ускорила обработку.

Обменять