量子計算新風(fēng)口:NVIDIA首發(fā)開源量子AI模型Ising
關(guān)鍵詞: NVIDIA Ising 量子計算 開源模型 量子AI模型
今日,NVIDIA正式宣布推出全球首個開源量子人工智能模型家族——NVIDIA Ising,致力于為全球研究人員和企業(yè)提供強大工具,助力其構(gòu)建可運行實用應(yīng)用的量子處理器,破解量子計算規(guī)模化落地的核心瓶頸,推動量子科技產(chǎn)業(yè)邁入全新發(fā)展階段。
當前,量子計算向大規(guī)模實用化邁進的關(guān)鍵,在于突破量子處理器校準與量子糾錯兩大核心技術(shù)挑戰(zhàn)。作為連接現(xiàn)有量子處理器與未來可靠量子計算機的核心橋梁,人工智能技術(shù)的賦能至關(guān)重要。而開源模式的引入,更是讓開發(fā)者在搭建高性能量子AI系統(tǒng)的同時,能夠完全掌控自身數(shù)據(jù)與基礎(chǔ)設(shè)施,極大降低了量子計算研發(fā)的門檻與成本。
NVIDIA Ising模型家族以統(tǒng)計物理學(xué)中里程碑式的伊辛模型(Ising Model)命名——該模型由物理學(xué)家Wilhelm Lenz于1920年提出、其學(xué)生Ernst Ising于1925年完善,是簡化復(fù)雜物理系統(tǒng)理解的經(jīng)典工具,如今被NVIDIA賦予全新活力,成為應(yīng)對量子糾錯與校準兩大核心挑戰(zhàn)的高性能、可擴展AI解決方案,為混合量子-經(jīng)典系統(tǒng)的構(gòu)建提供關(guān)鍵支撐。
據(jù)悉,NVIDIA Ising具備業(yè)界領(lǐng)先的量子處理器校準能力,可顯著提升量子計算的處理效能:其解碼過程速度較現(xiàn)有水平提升高達2.5倍,精度提升3倍,讓研究人員能夠借助量子計算機高效解決更大規(guī)模、更復(fù)雜的科學(xué)與工程問題,為量子計算的實用化應(yīng)用奠定堅實基礎(chǔ)。
“人工智能對于讓量子計算變得實用至關(guān)重要,”NVIDIA創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官黃仁勛表示,“有了伊辛,人工智能成為控制平面——量子機器的操作系統(tǒng)——將脆弱的量子比特轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓴U展且可靠的量子GPU系統(tǒng),為量子計算的規(guī)模化突破注入核心動力。”
量子計算市場的蓬勃發(fā)展,也為這一技術(shù)突破提供了廣闊空間。分析公司Resonance預(yù)測,到2030年全球量子計算市場規(guī)模將突破110億美元,而這一增長軌跡高度依賴于量子糾錯、可擴展性等關(guān)鍵工程挑戰(zhàn)的持續(xù)突破,NVIDIA Ising的推出恰逢其時,將成為推動市場增長的重要引擎。與此同時,賽迪研究院數(shù)據(jù)顯示,中國量子計算市場受政策與需求共振推動,2030年規(guī)模預(yù)計超200億元,全球量子科技產(chǎn)業(yè)正迎來加速發(fā)展期。
NVIDIA Ising包含一系列最先進的可定制模型、工具及數(shù)據(jù),全方位加速量子處理器的研發(fā)進程,核心亮點包括兩大核心模塊:
一是Ising校準模型,這是一款擁有350億參數(shù)的視覺語言模型(VLM),能夠快速解讀并響應(yīng)量子處理器的測量數(shù)據(jù),支持AI智能體實現(xiàn)全自動持續(xù)校準,將原本需要數(shù)天的校準工作縮短至數(shù)小時,大幅提升量子處理器的運行穩(wěn)定性與效率。其訓(xùn)練數(shù)據(jù)涵蓋超導(dǎo)量子比特、量子點、離子等多種量子比特模態(tài),經(jīng)QcalEval基準(全球首個評估Agent量子計算機校準的基準)驗證,在六大核心評估維度上均達到行業(yè)領(lǐng)先水平,超越多款頂級閉源模型。
二是Ising解碼模型,包含兩款基于三維卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(3D CNN)的變體,分別針對速度與精度進行專項優(yōu)化,專門用于實現(xiàn)量子糾錯所需的實時解碼任務(wù)。其中,針對速度優(yōu)化的Fast模型參數(shù)量約91.2萬,可在GPU上高效運行,較當前開源行業(yè)標準pyMatching速度提升2.5倍、準確率提升1.11倍;針對精度優(yōu)化的Accurate模型參數(shù)量約179萬,能糾正更長的錯誤鏈,與pyMatching結(jié)合使用時,準確率可提升至原來的1.53倍。值得注意的是,Ising系列模型采用商用友好的Apache-2.0開源許可,進一步降低了企業(yè)與科研機構(gòu)的使用門檻。
目前,NVIDIA Ising已獲得全球領(lǐng)先企業(yè)、學(xué)術(shù)機構(gòu)及研究實驗室的廣泛認可與采用,生態(tài)落地成效顯著:
Ising校準模型已被Atom Computing、中央研究院、EeroQ、Conductor Quantum、費米國家加速器實驗室、哈佛約翰·A·保爾森工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院、Infleqtion、IonQ、IQM量子計算機、勞倫斯伯克利國家實驗室高級量子測試平臺、Q-CTRL以及英國國家物理實驗室(NPL)等眾多機構(gòu)投入使用,助力其提升量子處理器校準效率。
Ising解碼模型則已在康奈爾大學(xué)、EdenCode、Infleqtion、IQM Quantum Computers、Quantum Elements、桑迪亞國家實驗室、SEEQC、加州大學(xué)圣地亞哥分校、加州大學(xué)圣塔芭芭拉分校、芝加哥大學(xué)、南加州大學(xué)和延世大學(xué)完成部署,為量子糾錯研究提供強大技術(shù)支撐。
為進一步降低開發(fā)者的使用門檻,NVIDIA還同步提供了量子計算工作流程、訓(xùn)練數(shù)據(jù)手冊,以及NVIDIA NIM?微服務(wù),幫助開發(fā)者以最小化配置,針對特定硬件架構(gòu)和用例快速微調(diào)模型。同時,該模型支持在研究人員的本地系統(tǒng)運行,有效保護專有數(shù)據(jù)安全,兼顧實用性與安全性。
在技術(shù)生態(tài)布局上,NVIDIA Ising與NVIDIA CUDA-Q?軟件平臺形成互補——CUDA-Q作為開源編程模型,可充分利用CPU、GPU和QPU的計算能力,其最新版本通過門融合、自動Hamiltonian批處理等優(yōu)化,大幅提升量子模擬性能,而Ising與CUDA-Q的結(jié)合,進一步完善了混合量子-經(jīng)典計算的技術(shù)鏈路。此外,NVIDIA Ising還與NVIDIA NVQLink? QPU-GPU硬件互連深度集成,實現(xiàn)量子處理器的實時控制與量子糾錯,為研究人員和開發(fā)者提供了將當今量子比特轉(zhuǎn)變?yōu)槲磥砑铀倭孔映売嬎銠C所需的全套工具。
此次NVIDIA Ising的推出,進一步豐富了NVIDIA開放模型產(chǎn)品組合。該組合涵蓋用于智能系統(tǒng)的NVIDIA Nemotron?、用于物理人工智能的NVIDIA Cosmos?、用于自動駕駛車輛的NVIDIA Alpamayo、用于機器人的NVIDIA Isaac? GR00T以及用于生物醫(yī)學(xué)研究的NVIDIA BioNeMo?,形成覆蓋多領(lǐng)域的開源AI生態(tài),推動全球創(chuàng)新力量共同探索AI與各行業(yè)的深度融合。
目前,NVIDIA Ising及相關(guān)開放模型、數(shù)據(jù)和框架已在GitHub、Hugging Face和build.nvidia.com平臺正式上線,全球開發(fā)者可免費獲取,攜手推動量子計算實用化進程,解鎖量子科技在各行業(yè)的應(yīng)用潛力。