在2024年3月17日至21日举行的GTC大会上，芯片制造领军企业英伟达（NVIDIA）发布了一项革命性的云服务，专为推动量子计算研究而设计。这一新服务，名为英伟达量子云（NVIDIA Quantum Cloud），旨在加速化学、生物学和材料科学等关键科学领域的研究进展。
英伟达量子云基于英伟达广受欢迎的开源CUDA-Q量子计算平台，并采用微服务架构。这一平台使用户能够在云端轻松构建和评估创新的量子算法及应用，还提供了高级模拟器和量子-经典混合编程工具。
CUDA-Q平台特别注重将量子处理单元（QPU）与传统的CPU和GPU结合使用，以实现更高效和精确的量子模拟。这一独特的编程模型已在加拿大和美国的研究机构中得到应用，尤其在复杂的化学和医疗研究领域展现出显著成效。
英伟达高性能计算与量子计算部门总监蒂姆·科斯塔（Tim Costa）表示：“英伟达量子云降低了科学家们探索这一变革性技术的门槛，使全球的科研人员都能够利用量子计算的强大能力，将他们的想法更进一步实现。”
具体来说，新推出的量子云服务集成了多种功能和第三方软件，以加速科学探索的进程。例如，与多伦多大学合作开发的生成量子均衡器利用先进的大型语言模型来加速寻找分子基态能量；而结合Classiq技术，研究人员能够创建复杂的量子程序，并深入分析量子电路；QC Ware的Promethium模块则专注于解决如分子模拟等复杂的量子化学问题。
在GTC 2024接下来几天的会议中，英伟达还宣布了多项全球性的合作伙伴关系。
汇丰银行（HSBC）的最新研究成果展示了量子技术在金融行业中的巨大应用潜力。该银行利用英伟达的CUDA-Q平台和NVIDIA GPU，成功开发了一种先进的量子机器学习应用，旨在识别数字支付中的欺诈活动。
这一成就的亮点在于其能够在NVIDIA GPU上模拟高达165个量子比特。在量子计算领域，量子比特数的增加显著提升了处理能力和精度。通常，量子计算的研究成果停留在40个量子比特左右。HSBC的这一显著进步展现了CUDA-Q技术处理复杂计算任务的强大能力，预示了量子技术处理大规模数据时的巨大潜力。
汇丰银行量子科学家分享张量网络模拟大规模实现量子机器学习模型
在量子计算这个迅猛发展的领域中，教育和人才培养显得尤为关键。英伟达与全球约二十所顶级大学的合作正体现了对这一关键领域的积极投入。
以CUDA-Q技术为例，它作为传统计算和量子系统间的桥梁，已成为这些合作院校课程的核心部分。通过集成CUDA-Q，学生们不仅有机会直接接触和学习尖端的量子计算技术，而且还能理解如何将这些高级技术应用于解决现实问题。
卡内基梅隆大学等机构在课程设计和教学材料的制作上也与英伟达紧密合作，确保所提供的教育内容在理论和实践上都十分深入。
此外，英伟达还于二月份联合主办了量子黑客马拉松QHack，以帮助在职开发人员体验最新工具。其中，印度古尔冈的量子公司Qkrishi的Gopesh Dahale开发的获胜项目便是一个突出例子，他使用CUDA-Q开发了一种算法，用于模拟对电池设计至关重要的材料。
这些合作体现了英伟达与全球高等教育机构共同构建的强大桥梁，不仅连接了传统计算机与量子系统，还将今天的学生与未来的行业需求紧密联系起来。
在国际层面上，英伟达也与日本、丹麦和澳大利亚等国的机构合作，部署了一系列先进的量子-经典混合计算系统，推动了量子计算在全球范围内的研究和应用。
例如，日本国立先进工业科学技术研究所部署的ABCI-Q系统，利用NVIDIA H100 GPU和CUDA-Q技术，标志着日本在量子计算研究方面的重要里程碑；丹麦诺沃诺迪斯克基金会部署的NVIDIA DGX SuperPOD系统将致力于量子计算研究，与丹麦的国家量子战略相符；澳大利亚Pawsey超级计算研究中心的系统则采用NVIDIA Grace Hopper Superchips和CUDA-Q，支持国家级的超级计算和量子计算创新。
这些合作将英伟达的技术带到了全球每个角落，促进了不同国家和地区在量子计算领域的交流与合作。
在量子程序优化方面，以色列的初创公司Classiq取得了显著进展，成功将其量子电路合成技术与NVIDIA的CUDA-Q技术集成。这一集成使得可以自动生成优化的量子程序的高级功能模型，极大地提升了现有量子硬件的性能，并为未来的算法研究拓展了范围。
软件和服务提供商QC Ware将其Promethium量子化学包与NVIDIA新推出的Quantum Cloud集成，为研究人员提供了一个强大的平台，以利用NVIDIA的云资源进行高级量子化学模拟，拓宽了量子化学计算的可能性。
总部位于伦敦的ORCA Computing在其先进的光子处理器上成功展示了量子机器学习，该过程中关键地运用了CUDA-Q技术。更加引人注目的是，ORCA Computing被选为英国国家量子计算中心的核心合作伙伴，负责构建和提供量子计算测试设施。此合作中将包含运用CUDA-Q技术的NVIDIA GPU集群，这一举措代表了量子技术在实际应用领域的一个重要进步。
在量子技术的另一应用领域，英伟达与量子技术领先企业Infleqtion合作，将尖端量子解决方案引入到欧洲最大规模的网络防御演习中。这一合作不仅证明了量子技术在网络安全领域的潜在应用价值，同时也显示了NVIDIA在跨行业合作方面的灵活性和影响力。
量子硬件制造商和QPU设计公司Alice&Bob也宣布，整合NVIDIA DGX Quantum、使用NVIDIA CUDA Quantum，助推业界对猫量子比特的了解和研究。
基于云的量子计算平台qBraid正在将CUDA-Q集成到其开发环境，预期将进一步降低量子编程的难度，为开发者提供更方便的量子计算资源。同时，位于加州的BlueQubit也在其博客中探讨了NVIDIA量子技术在其研究和GPU服务中的应用，强调了NVIDIA技术在加速量子仿真和实验方面的领先性。
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目前为止，英伟达的量子计算生态系统已与160多家合作伙伴建立合作关系，其中包括谷歌云、微软Azure和甲骨文云基础设施等主要云服务提供商。IQM Quantum Computing、OQC和Quantinuum等量子领域的领军企业正将量子云技术整合到他们的产品中。
通过与各个领域的创新企业和机构的合作，英伟达正在加快量子计算技术的发展和应用，努力构建一个更加多样化和强大的量子计算生态系统。
值得注意的是，尽管英伟达目前的技术稳定中尚未包含QPU（量子处理单元），这并未阻碍该公司在这一新兴技术领域的深入参与。
据了解，目前全球排名前50的量子计算初创公司中，有高达92%使用英伟达的GPU和软件，而78%的公司选择CUDA Quantum作为编程模型，用以构建和部署量子处理器。
展望未来，量子计算预计将在不久的将来为各行各业带来深远和革命性的变革。
参考链接：
[1]https://www.hpcwire.com/off-the-wire/nvidia-amplifies-quantum-computing-ecosystem-with-new-cuda-q-integrations-and-partnerships-at-gtc/
[2]https://backendnews.net/nvidia-unveils-cloud-service-for-quantum-computer-simulation/
[3]https://www.hpcwire.com/off-the-wire/orca-computing-reports-initial-success-in-hybrid-quantum-classical-algorithm-demonstration/
[4]https://www.shroutresearch.com/blog/2023/11/13/nvidia-continues-to-gain-ground-in-high-performance-and-quantum-computing
[5]https://www.hsbc.com/news-and-views/views/hsbc-views/quantum-computers-chatgpt-moment-is-coming
[6]https://thequantuminsider.com/2024/03/20/alice-bob-to-integrate-cat-qubits-in-datacenters-accelerated-by-nvidia-technology/
