高性能计算与量子处理器紧密耦合的平台架构

该研究团队提出了一种名为NVQLink的架构,旨在将高性能计算(HPC)资源与量子处理器(QPU)控制系统相连接,以加速QPU运行所需的工作负载。该架构致力于支持所有物理形态的QPU及各类QPU系统控制器(QSC)。其中HPC资源针对实时(延迟受限)处理任务进行了优化,可处理延迟容忍度为数十微秒级的任务。HPC与QSC之间的网络基于商用以太网实现,量子处理器和QSC制造商能较易采用该方案——实测最大往返延迟为3.96微秒,且存在进一步优化空间。 研究人员描述了CUDA-Q编程模型与运行时架构的扩展方案,以支持HPC与QSC间的实时回调和数据编组。通过这种方式,NVQLink将基于内核的异构编程能力延伸至QSC系统,使程序员能在同一C++程序中调用QSC内的CPU、GPU和FPGA子系统,避免使用限制性能的HTTP接口。该工作还为QSC制造商提供了一种集成模式:利用多级中间表示方言和渐进式降级技术来封装QSC代码。

作者所在地: VIP可见
作者单位: VIP可见
页数/图表: 登录可见
提交arXiv: 2025-10-29 06:32

量科快讯