概覽
使用 NVIDIA NVQLink 參考平台擴充 QPU 整合
開放式 NVIDIA® NVQLink™ 平台架構將量子硬體與尖端加速運算技術緊密整合，推動大規模開發量子處理器 (QPU)。研究人員利用 NVIDIA CUDA-Q™ 軟體平台內的即時 API，可輕鬆運用 NVQLink 實現低延遲且高處理量的連線方式，符合執行校準與量子錯誤修正 (QEC) 等控制任務的需求。搭載 NVQLink 的 QPU 可讓 QPU 業者整合量子與加速運算資源，開發混合式量子應用。
透過 CUDA-Q 取用 QPU，打造即時應用
CUDA-Q 即時 API 讓開發者可以善用 NVQLink 與量子硬體之間，兼具低延遲與高傳輸量特性的連線優勢。CUDA-Q 核心架構內的程式設計模型，有簡單的遠端函式 API 呼叫，可輕鬆加速混合式應用，以及開發可擴充的 QEC 工作流程。
Rigetti Computing
重點
即時高效能
1 具有稀疏性。
工作負載
針對大規模即時量子運算最佳化
加速量子工作流程，從校準到完整容錯。
優勢
NVQLink 和 CUDA-Q
NVQLink 與 CUDA-Q 結合，提供錯誤更正量子應用的平台。
可程控
使用可擴展的 CUDA-Q 函式庫 (支援 QEC 等) 在 QPU 上開發並部署錯誤更正應用。
互通性
適用於所有主要的量子控制器和量子處理器模式。
高效能
利用業界可擴充性最高的低延遲網路，在量子控制器與運算主機之間每秒移動成千上百 GB 的資料。
符合未來需求
加入快速成長的軟體生態系，加速量子超級運算的發展。
供應商
NVQLink 生態系
資源
深入瞭解 NVQLink
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常見問題
NVQLink 是一種平台架構，將 GPU 加速伺服器與量子處理器 (QPU) 緊密整合。
NVQLink 可滿足兩種需求：
- 為 QPU 系統以即時延遲提供加速運算，卸載運算需求高的校準與控制任務，包括量子錯誤修正 (QEC)。
- 為託管 QPU 的超級電腦或資料中心提供標準技術堆疊，讓開發人員能順暢編寫混合式量子應用。
NVQLink 架構的本質包括以下元素：
- 即時主機 – 能夠執行 CUDA 程式碼的 GPU 加速伺服器。
- 量子系統控制器 (QSC) – 對量子系統執行量子相干控制與讀取的系統，通常指量子處理器 (QPU)。
- 即時網路 – 將即時主機連接到 QSC 的網路。NVIDIA 提供參考架構，但系統整合商可自由提供自有的網路堆疊。
- cudaq-realtime API – 一種 CUDA-Q 執行階段函式庫，可讓開發人員在 Real-time Host 與 QSC 參照各種裝置 (CPU、GPU 與 FPGA)，並協調裝置之間的作業。開發人員可隨意用 CUDA-Q 以外的軟體在 NVQLink 架構建置，但系統必須要支援 cudaq-realtime API。
NVQLink 系統驗證由 cudaq-realtime 函式庫函式負責執行，會測量 QSC-Host 回呼的來回延遲時間。這個基準測試公認的實作收錄於開源的 CUDA-Q 儲存庫，用於執行 cudaq-realtime 的核心功能。由於 cudaq-realtime 是在 NVQLink 建構即時應用的支援方式，因此其 API 是 NVQLink 相容性的必要條件。
NVQLink 的使用者可隨意從即時主機、量子系統控制器與即時網路的各種選項挑選。NVIDIA 為即時網路提供參考實作，如果第三方網路架構支援 cudaq-realtime 函式庫則可相容。
NVQLink 網路的參考架構，採用超高效能且應用廣泛的乙太網路 RoCE，包含以下元素：
- Holoscan Sensor Bridge (HSB) IP – 這是一款開源 FPGA 核心，QSC 製造商無需公開 IP 便可將它輕鬆整合至 FPGA 韌體。
- ConnectX NIC – 安裝於即時主機的標準 NVIDIA 網路介面卡。
- DOCA 與 HSB SDK – 即時主機上的開放存取網路堆疊，用於定義 RoCE 動詞，並實現最佳化的核心定義。
Spectrum-X 交換器 (選擇性) – 必要時，這種乙太網路交換器可用於擴增網路連接點數量，並將資料從 QSC 各處彙整傳送至即時主機。
QPU 類型很多，QPU 建置商與使用者可能有意將各種功能卸載至即時主機，但這些功能對回應時間的要求卻截然不同。因此，我們不會預設特定的延遲數值。
NVQLink 定義了通用的開源基準測試，確保所有相容系統都能提供透明且可重複的網路延遲，讓使用者能夠選擇最符合需求的解決方案。
在 NVQLink 的情境，即時主機負責執行對延遲敏感的運算，支援量子錯誤修正 (QEC) 與 QPU 的線上自動校準。這些工作負載在各種 QPU 類型的延遲要求介於毫秒至微秒之間，但無論 QPU 類型為何，這些工作負載都攸關 QPU 效能與正常運作時間能否最大化。
我們的合作夥伴供應 NVQLink 即時主機，而且可能各有自家的差異化產品與服務。請詢問供應商支援何種 CUDA-Q 即時延遲。
建立即時主機還需要連線 QSC 的支援。請確定 QSC 供應商支援升級。
只要確定已安裝這些即時網路元件，即可將支援 CUDA 功能的現有伺服器變成 NVQLink 即時主機：NVIDIA ConnectX 或 BlueField NIC 以及 cudaq-realtime (2026 年 3 月起可在 cuda-quantum 儲存庫取得)。
連線至相容 QSC 的即時主機，會接受 CUDA-Q 即時回呼延遲基準測試驗證。
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