量子電腦加超級電腦  混和高效能運算解決複雜問題

編譯／高晟鈞

因斯布魯克大學和附屬機構AQT合作，首次將量子電腦整合到高效能運算（High-performance Computing, 簡稱HPC）電腦中。這種超級電腦和量子電腦的混合基礎設施現在可用於解決化學、材料科學或最佳化等各個領域的複雜問題，同時也象徵了IC技術發展的一個重要里程碑，展示了歐盟在量子技術方面的巨大潛力和獨立性。

高效能運算是什麼?

隨著人工智慧、互聯網（IoT）和3D影像技術的快速發展，電腦所需要處理的資料大小和數量也呈指數成長。目前最強的Intel Core 14代處理器系列，其時脈大約6GHz，每秒可進行60億次運算。儘管這已經相當令人驚訝，但與每秒可執行數十兆次運算的高效能運算（HPC）相比仍是相形見絀。

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HPC最經典的例子就是大家熟知的超級電腦。為了建置高效能運算架構，必須將運算伺服器連線成為一個叢集，一個HPC叢集由數百至數千部連線的運算伺服器組成，每部伺服器稱為一個節點。超級電腦中包含了數千個運算節點，可以透過平行處理，從而提高處理速度，提供高效能運算。

HPC的用途很多，包括了氣候研究、再生能源尋找、人工智慧、機器學習、產品設計、藥物設計、疾病研究與診斷以及發掘新的材料等等。

混合超級電腦

量子電腦遵循新穎的運算範式，能提供一些優於經典演算法的運算能力。將這些加速器整合到經典運算的設備中，並尋找兩全其美的平衡，仍是一個尚未被探索的研究領域。

研究團隊在量子電腦標準化介面的基礎上，成功將HPC叢集「LEO5」與 AQT 的「IBEX Q1」量子電腦連接起來，為未來異質基礎設施中量子解決方案的研究和發展奠定了基礎。

AQT所開發的第一台與19吋機架相容的量子電腦，整合到HPC基礎設施中，象徵著科學家向混和運算領域踏出的一大步。混和超級電腦具備出色的運算能力，可以針對特定問題進行分門別類，進行高速運算。目前的挑戰在於，如何平衡這兩種完全不同運算方法的工作負載，更具體的說便是何時使用經典運算，何時該將部分運算轉移到量子處理器上。

量子處理器作為經典運算設備中的加速器，仍然是一種非常新穎的概念，或將成為運算領域的另一道解答。

資料來源:Innovations

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