NVIDIA NVQLink
あらゆる量子プロセッサのためのリアルタイム アクセラレーテッド コンピューティング。
概要
NVIDIA NVQLink リファレンス プラットフォームで QPU 統合を拡張
オープンな NVIDIA NVQLink プラットフォームは、最先端のアクセラレーテッド コンピューティングと量子ハードウェアを緊密に統合し、量子プロセッシング ユニット (QPU) の大規模開発を支えます。NVIDIA CUDA-Q™ ソフトウェア プラットフォーム内でリアルタイム API を利用することで、研究者は NVQLink を簡単に活用でき、キャリブレーションや量子エラー訂正 (QEC) などの制御タスクの実行に必要な低遅延、高スループット接続を実現できます。 NVQLink を搭載した QPU により、QPU オペレーターは量子コンピューティング リソースとアクセラレーテッド コンピューティング リソースを統合し、ハイブリッド量子アプリケーションを開発できます。
CUDA-Q による QPU アクセスでリアルタイム アプリケーションを構築
CUDA-Q リアルタイム API により、開発者は、NVQLink が提供する量子ハードウェアへの低遅延、高スループット接続を活用できます。 CUDA-Q のカーネルベースのプログラミング モデルでは、シンプルなリモート関数 API 呼び出しにより、ハイブリッド アプリケーションの高速化やスケーラブルな QEC ワークフローの開発が容易になります。
Rigetti Computing
ハイライト
リアルタイムで高性能
1 疎性あり。
ワークロード
大規模なリアルタイム量子コンピューティングに合わせて最適化
キャリブレーションから完全な耐障害性まで、量子ワークフローを加速します。
利点
NVQLink と CUDA-Q
NVQLink と CUDA-Q とともに、エラー訂正された量子アプリケーション向けのプラットフォームを提供します。
プログラミング可能
QEC などの拡張可能な CUDA-Q ライブラリを使用して、エラー訂正されたアプリケーションを開発し、QPU に展開します。
相互運用可能
主要なすべての量子コントローラおよび量子プロセッサ方式に対応して動作します。
高性能
業界で最も拡張性の高い低遅延ネットワークにより、量子コントローラーとコンピュート ホスト間で、毎秒数百ギガビットのデータを移動します。
将来的にも使用できる
急速に成長を続ける量子スーパーコンピューティング向けの高速化ソフトウェア エコシステムに参加しましょう。
プロバイダー
NVQLink エコシステム
関連情報
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FAQ
NVQLink は、GPU アクセラレーテッド サーバーと量子処理ユニット (QPU) を密結合するためのプラットフォーム アーキテクチャです。
NVQLink は、2 つのニーズに対応します。
- NVQLink は QPU システムにリアルタイムの低遅延でアクセラレーテッド コンピューティングを提供し、量子エラー訂正 (QEC) を含む計算負荷の高いキャリブレーションや制御タスクをオフロードします。
- また、QPU をホストするスーパーコンピューターやデータ センターに標準的な技術スタックを提供し、プログラマーがハイブリッド量子アプリケーションをシームレスに開発できるようにします。
NVQLink アーキテクチャを構成する要素は次のとおりです。
- リアルタイム ホスト – CUDA コードを実行できる GPU アクセラレーテッド サーバー。
- Quantum System Controller (QSC) – 量子システムに対して量子コヒーレント制御と読み出しを行うシステム。通常は量子処理ユニット (QPU) を指します。
- リアルタイム ネットワーク – リアルタイム ホストを QSC に接続するネットワーク。 NVIDIA はリファレンス アーキテクチャを提供していますが、インテグレーターは独自のネットワーク スタックを自由に構築できます。
- cudaq-realtime API – プログラマーがリアルタイム ホストおよび QSC 上のデバイス (CPU、GPU、FPGA) を利用し、それらの間で処理を調整できるようにする CUDA-Q のランタイム ライブラリ。 開発者は、CUDA-Q 以外のソフトウェアを使用して NVQLink アーキテクチャ上にシステムを構築することもできますが、その場合でもシステムは cudaq-realtime API をサポートしている必要があります。
NVQLink システムの検証は、QSC-ホスト コールバックのラウンドトリップ遅延を測定する cudaq-realtime ライブラリ関数によって実行されます。 このベンチマークの認定実装は、オープンソースの CUDA-Q リポジトリで提供され、cudaq-realtime のコア機能を検証します。cudaq-realtime は、NVQLink 上でリアルタイム アプリケーションを構築するためのサポートされた方法であるため、その API は、NVQLink 互換性のための必須条件となります。
NVQLink のユーザーは、リアルタイム ホスト、Quantum System Controller、リアルタイム ネットワークについて、さまざまな選択肢から自由に選択できます。 NVIDIA はリアルタイム ネットワークのリファレンス実装を提供しています。また、cudaq-realtime ライブラリをサポートしていれば、サードパーティのネットワーク アーキテクチャも互換性があります。
NVQLink ネットワークのリファレンス アーキテクチャは、RoCE と呼ばれる、超高性能で広く利用されている Ethernet 技術を基盤にしており、以下の要素で構成されています。
- Holoscan Sensor Bridge (HSB) IP – QSC ビルダーが自社の知的財産 (IP) を公開することなく、FPGA ファームウェアに容易に統合できるオープンソース FPGA コア。
- ConnectX NIC – リアルタイム ホストに搭載される標準の NVIDIA ネットワーク インターフェイス カード (NIC)。
- DOCA および HSB SDK – リアルタイム ホスト上で動作するオープンなネットワーク スタック。RoCE Verbs を定義し、最適化されたカーネル定義を容易にします。
Spectrum-X スイッチ (オプション) – 必要に応じて使用する Ethernet スイッチ。ネットワークの接続数を拡張し、QSC 内の複数のポイントからリアルタイム ホストへデータを集約します。
QPU にはさまざまな種類があり、QPU ビルダーやユーザーがリアルタイム ホストへオフロードしたい機能も多岐にわたります。また、それぞれの機能で求められる応答時間の要件も大きく異なります。このため、特定の遅延時間を定めているわけではありません。
NVQLink では、すべての互換システムが一貫性と再現性のあるネットワーク遅延を実現できるよう、共通のオープンソース ベンチマークを定義しています。これにより、ユーザーは自身の要件に最適なソリューションを選択することができます。
NVQLink の文脈では、リアルタイム ホストは、量子エラー訂正 (QEC) や QPU のオンライン自動キャリブレーションをサポートするための、低遅延が求められる計算処理を実行することを目的としています。これらのワークロードでは、 QPU の種類によってミリ秒レベルからマイクロ秒レベルまでの遅延要件が求められます。しかし、QPU の種類に関係なく、これらの処理は、QPU のパフォーマンスとアップタイムを最大化する上で不可欠です。
NVQLink リアルタイム ホスト は、NVIDIA のパートナー企業から提供されており、各パートナーは、それぞれ独自の差別化された製品や構成を提供しています。対応している CUDA-Q のリアルタイム遅延については、各ベンダーにお問い合わせください。
リアルタイム ホストを構成するには、接続される QSC のサポートも必要です。 QSC の提供元がアップグレードをサポートしていることを確認してください。
既存の CUDA 対応サーバーは、リアルタイム ネットワーク コンポーネント (NVIDIA ConnectX または BlueField NIC、および cudaq-realtime) をインストールすることで、NVQLink リアルタイム ホストとして構成できます。 cudaq-realtime は、2026 年 3 月以降、cuda-quantum リポジトリで提供される予定です。
互換性のある QSC に接続されたリアルタイム ホストは、CUDA-Q realtime コールバック 遅延ベンチマークを使用して検証されます。
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