Суперсила, помноженная на два: в Японии IBM впервые смогла обеспечить бесшовную работу суперкомпьютера с квантовым
Команда специалистов IBM и института RIKEN (Япония) достигла важной вехи в развитии синтеза квантовых и суперкомпьютерных расчётов (Quantum-Centric Supercomputing, QCSC). Исследователям удалось впервые создать замкнутый цикл вычислений, в котором размещённые рядом квантовый вычислитель и суперкомпьютер непрерывно обменивались данными промежуточных расчётов, работая на общий результат.
Источник изображения: ИИ-генерация Grok 4/3DNews
До сих пор квантовые вычислители редко использовались для получения практически значимых расчётов. Более того, в связке с суперкомпьютерами они работали циклами, пересылая один другому промежуточные данные поэтапно на больших отрезках времени. Это вело к простоям каждой из платформ, пока они дожидались завершения вычислительных циклов партнёра по расчётам. С учётом колоссальной стоимости рабочего времени таких систем — это недопустимая роскошь. Команде IBM и RIKEN впервые удалось обеспечить бесшовную работу совершенно непохожих друг на друга компьютерных платформ, обеспечив непрерывный обмен данными внутри каждого вычислительного цикла.
Исследователи из США с коллегами из Японии создали гибридную систему из суперкомпьютера Fugaku (состоящего из 158 976 узлов — это почти 7,3 млн ядер ARM) и квантового компьютера IBM Quantum System Two на процессоре Heron (133 кубита). Это было впервые, когда на таком масштабе тесно связали классический высокопроизводительный вычислительный комплекс и квантовый компьютер.
Суть эксперимента заключалась в расчёте электронной структуры двух сложных молекул из атомов железа и серы — важных для биохимии и катализа. Знание распределений электронных оболочек — это то, что даёт узнать о поведении молекул в любой среде. Для расчёта использовался метод «квантовой диагонализации на основе выборок» (Sample-based Quantum Diagonalization, SQD), когда квантовый процессор генерировал выборки из пространства состояний молекулы, а Fugaku обрабатывал огромные объёмы данных в рамках классических вычислений и корректировал результаты в итеративном цикле.
Это позволило получить самую большую и точную квантово-химическую симуляцию на сегодняшний день — точность оказалась выше, чем у точных классических методов (к слову, для таких систем недостижимых), и сопоставима с лучшими приближёнными классическими подходами.
Достижение можно с уверенностью считать первым практическим воплощением концепции суперкомпьютерных вычислений с привязкой к работе квантовых систем. Разработанный замкнутый рабочий процесс обеспечил быструю обратную связь между квантовой и классической частями системы, что критически важно для эффективного использования обоих типов ресурсов.
Представители RIKEN и IBM отметили, что подобный синтез открывает путь к интеграции в систему расчётов ускорителей (в том числе GPU) и приближает момент достижения настоящего квантового превосходства в практически ценных химических и физических расчётах. Достижение имеет большое значение для будущего гибридных вычислений. Это создаёт основу для масштабирования подобных платформ, включая облачные гибридные среды, и ускоряет исследования в материаловедении, фармацевтике и энергетике, где точное моделирование молекулярных взаимодействий играет ключевую роль.
