NVIDIA NVQLink
Echtzeit-beschleunigtes Computing für jeden Quantenprozessor.
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Überblick
Skalieren Sie die QPU-Integration mit der NVIDIA NVQLink-Referenzplattform
Die offene NVIDIA® NVQLink™-Plattformarchitektur integriert Quantenhardware eng mit modernstem beschleunigten Computing, um die Entwicklung von Quantenverarbeitungseinheiten (QPUs) in großem Maßstab zu unterstützen. Mithilfe von Echtzeit-APIs innerhalb der NVIDIA CUDA-Q™-Softwareplattform können Forscher NVQLink ganz einfach für die Verbindungen mit geringer Latenz und hohem Durchsatz nutzen, die sie für die Durchführung von Steuerungsaufgaben wie Kalibrierung und Quantenfehlerkorrektur (QEC) benötigen. QPUs, die mit NVQLink ausgestattet sind, ermöglichen es QPU-Betreibern, Quanten- und beschleunigte Rechenressourcen zu vereinheitlichen, um hybride Quantenanwendungen zu entwickeln.
Entwickeln Sie Echtzeit-Anwendungen mit QPU-Zugriff über CUDA-Q
Die CUDA-Q-Echtzeit-API ermöglicht es Entwicklern, die Vorteile der Verbindung von NVQLink mit geringer Latenz und hohem Durchsatz zu Quantenhardware zu nutzen. Ein einfacher API-Aufruf für Remote-Funktionen innerhalb des Kernel-basierten Programmiermodells von CUDA-Q erleichtert die Beschleunigung hybrider Anwendungen und die Entwicklung skalierbarer QEC-Workflows.
Rigetti Computing
Highlights
Hohe Leistung in Echtzeit
1 Mit Sparsität.
Workloads
Optimiert für Echtzeit-Quantencomputing in großem Maßstab
Beschleunigung des Quanten-Workflows von der Kalibrierung bis hin zu umfassender Fehlertoleranz.
Vorteile
NVQLink und CUDA-Q
NVQLink und CUDA-Q bieten zusammen eine Plattform für fehlerkorrigierte Quantenanwendungen.
Programmierbar
Entwickeln und stellen Sie fehlerkorrigierte Anwendungen mit erweiterbaren CUDA-Q-Bibliotheken für QEC und mehr auf Ihrer QPU bereit.
Interoperabel
Arbeiten Sie mit allen wichtigen Quantencontrollern und Quantenprozessoren zusammen.
Hohe Leistung
Verschieben Sie mit dem skalierbarsten Netzwerk der Branche, das sich zudem durch geringe Latenz auszeichnet, Hunderte von Gigabyte pro Sekunde (Gb/s) an Daten zwischen dem Quantencontroller und dem Rechenhost.
Zukunftssicher
Treten Sie einem schnell wachsenden Software-Ökosystem für beschleunigtes Quanten-Supercomputing bei.
Anbieter
NVQLink-Ökosystem
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FAQs
NVQLink ist eine Plattformarchitektur für die enge Kopplung eines GPU-beschleunigten Servers mit einer Quantenverarbeitungseinheit (QPU).
NVQLink erfüllt zwei Anforderungen:
- Die Architektur bietet QPU-Systemen beschleunigte Rechenleistung bei Echtzeit-Latenzen und entlastet rechenintensive Kalibrierungs- und Steuerungsaufgaben einschließlich der Quantenfehlerkorrektur (QEC).
- Sie stellt Supercomputern oder Rechenzentren, die die QPU hosten, einen Standard-Technologie-Stack zur Verfügung, sodass Programmierer nahtlos hybride Quantenanwendungen schreiben können.
Die Elemente, die die NVQLink-Architektur definieren, sind:
- Echtzeit-Host – Ein GPU-beschleunigter Server, der in der Lage ist, CUDA-Code auszuführen.
- Quantum System Controller (QSC) – Ein System, das quantenkohärente Steuerung und Auslesung auf einem Quantensystem, in der Regel einer Quantenverarbeitungseinheit (QPU), durchführt.
- Echtzeit-Netzwerk – Ein Netzwerk, das den Echtzeit-Host mit dem QSC verbindet. NVIDIA bietet eine Referenzarchitektur, aber Integratoren können auch ihren eigenen Netzwerk-Stack bereitstellen.
- cudaq-realtime API – Eine Laufzeitbibliothek von CUDA-Q, die es Programmierern ermöglicht, auf Geräte (CPUs, GPUs, FPGAs) im Echtzeit-Host und QSC zu verweisen und die Arbeit zwischen ihnen zu koordinieren. Entwicklern steht es frei, die NVQLink-Architektur mit anderer Software als CUDA-Q zu nutzen, das System muss jedoch die cudaq-realtime API unterstützen.
Die Validierung eines NVQLink-Systems wird von einer cudaq-Echtzeit-Bibliotheksfunktion durchgeführt, die die Roundtrip-Latenz eines QSC-Host-Callbacks misst. Die anerkannte Implementierung dieses Benchmarks wird im Open-Source-CUDA-Q-Repository bereitgestellt und nutzt die Kernfunktionalität von cudaq-realtime. Da cudaq-realtime die unterstützte Methode zur Erstellung von Echtzeitanwendungen auf NVQLink ist, ist seine API eine Voraussetzung für NVQLink-Kompatibilität.
Benutzer von NVQLink haben die freie Wahl zwischen vielen Optionen für den Echtzeit-Host, den Quantum System Controller und das Echtzeit-Netzwerk. NVIDIA bietet eine Referenzimplementierung für das Echtzeit-Netzwerk. Netzwerkarchitekturen von Drittanbietern sind kompatibel, wenn sie die cudaq-realtime-Bibliothek unterstützen.
Die Referenzarchitektur für das NVQLink-Netzwerk basiert auf einer extrem leistungsstarken und weit verbreiteten Form von Ethernet namens RoCE und verfügt über die folgenden Elemente:
- Holoscan Sensor Bridge (HSB) IP – Ein Open-Source-FPGA-Core, den der QSC-Hersteller einfach in seine FPGA-Firmware integrieren kann, ohne seine IP offenzulegen.
- ConnectX NIC – Eine standardmäßige NVIDIA-Netzwerkschnittstellenkarte, die auf dem Echtzeit-Host installiert ist.
- DOCA und HSB SDK – Ein Open-Access-Netzwerk-Stack auf dem Echtzeit-Host, um die RoCE-Verben zu definieren und optimierte Kernel-Definitionen zu ermöglichen.
Spectrum-X-Switch (optional) – Bei Bedarf ein Ethernet-Switch, um die Netzwerk-Radix zu erweitern und Daten von vielen Punkten im QSC auf dem Echtzeit-Host zu aggregieren.
Es gibt viele Arten von QPUs, und es gibt verschiedene Funktionen, die QPU-Hersteller und -Anwender möglicherweise auf den Echtzeit-Host auslagern möchten, mit wobei die Anforderungen an die Reaktionszeit sehr unterschiedlich sind. Aus diesem Grund geben wir keine bestimmte Latenzzahl vor.
NVQLink definiert einen gemeinsamen Open-Source-Benchmark, um sicherzustellen, dass alle kompatiblen Systeme eine transparente und reproduzierbare Netzwerklatenz bieten, sodass Benutzer die beste Lösung für ihre Anforderungen auswählen können.
Im Kontext von NVQLink ist der Echtzeit-Host dafür vorgesehen, latenzkritische Rechenleistung auszuführen, um die Quantenfehlerkorrektur (QEC) und die Online-Autokalibrierung der QPU zu unterstützen. Diese Workloads haben Latenzanforderungen im Millisekundenbereich bis Mikrosekundenbereich auf verschiedenen QPU-Typen, aber unabhängig vom QPU-Typ sind diese Workloads für die Maximierung der QPU-Leistung und -Verfügbarkeit unerlässlich.
NVQLink Echtzeit-Hosts sind über unsere Partner verfügbar, von denen jeder seine eigenen unterschiedlichen Angebote haben kann. Fragen Sie Ihren Anbieter, welche CUDA-Q-Echtzeit-Latenz er unterstützt.
Die Erstellung eines Echtzeit-Hosts erfordert auch die Unterstützung des verbundenen QSC. Bitte stellen Sie sicher, dass Ihr QSC-Anbieter das Upgrade unterstützt.
Ein bestehender CUDA-fähiger Server kann in einen NVQLink Echtzeit-Host konvertiert werden, indem sichergestellt wird, dass die Echtzeit-Netzwerkkomponenten installiert sind: eine NVIDIA ConnectX oder BlueField NIC und cudaq-realtime (verfügbar nach März 2026 im cuda-quantum-Repository).
Ein mit einem kompatiblen QSC verbundener Echtzeit-Host wird mithilfe des CUDA-Q-Echtzeit-Callback-Latenz-Benchmarks validiert.
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