NVIDIAは、GPU計算と量子プロセッサを緊密に結合し、加速量子スーパーコンピュータを構築するためのオープンシステムアーキテクチャであるNVQLinkを発表した。このプラットフォームは、大規模量子コンピューティングと量子誤り訂正(QEC)の複雑な制御アルゴリズムに必要とされる、厳しい低レイテンシ、高スループットの相互接続を提供するよう設計されている。NVQLinkの開発は、ブルックヘブン国立研究所、フェルミ研究所、オークリッジ国立研究所を含む9つの米国国立研究所の主要スーパーコンピューティングセンターの研究者によって指導された。
NVQLinkはNVIDIA CUDA-Qプラットフォームと統合されており、17の量子処理ユニット(QPU)製造者と5つの制御システムプロバイダーをサポートしている。この相互接続により、研究者と開発者はハイブリッド量子古典システムを作成しテストすることができ、化学と材料科学におけるアプリケーションを加速する。NVIDIAの創設者兼CEOであるジェンスン・フアンは、NVQLinkを量子と古典のスーパーコンピュータを単一の統合システムに結合する重要な技術と位置付けた。
NVQLinkを搭載したNVIDIA CUDA-Qプラットフォームの主要な性能仕様には以下が含まれる:
- P32 Compute: GB200あたり160 TFLOPS
- FP4 Tensor Core（スパース性あり）: GB200あたり40,000 TFLOPS
- GPU-QPU スループット: 最大400 Gb/s、設定可能
- GPU-QPU レイテンシ: 往復4.0マイクロ秒未満、PGA-GPU-FPGA
複数の主要パートナーが同時にこのアーキテクチャの採用を発表した:
- Pasqal (Neutral Atom): そのQPUを統合し、より優れた論理アーキテクチャを実現し、Fault-Tolerant Quantum Computing (FTQC)に向けたロードマップを加速する。
- IQM (Superconducting): NVQLinkをIQM ConstellationプロセッサアーキテクチャおよびZurich Instrumentsの制御システムと組み合わせ、大規模なリアルタイム復号と制御を目指す。
- Alice & Bob (Cat Qubit): 論理オーケストレーション、復号、ライブキャリブレーションのためにこのプラットフォームを活用し、GPUが以前は専用ハードウェアに限定されていたタスクを実行できるようにする。
- Quantum Machines (QM) (Control Systems): このオープンアーキテクチャはQMのマイクロ秒レイテンシ制御ソリューションを拡張し、リアルタイムデータ交換と決定論的フィードバックを可能にする。
- Zurich Instruments (Control Systems): NVIDIAのRealtime HostのようなスーパーコンピューティングリソースとZurich Instrumentsの高性能量子制御システムのエンドツーエンド統合を使用し、ユーザーが古典計算ステップと量子計算ステップをシームレスに結びつけるリアルタイム機能でワークフローのタイミングを効率的に調整できるようにする。
- Qblox (Control Systems): NVIDIA NVQLinkを活用してNVIDIA GPUとQblox Q1パルスプロセッサの緊密な統合を可能にし、古典プロセッサと量子プロセッサ間の高性能な相互作用に必要な厳格なタイミング要件を満たす。
- SEEQC (Digital Interface Systems): Digital Interface SystemとNVQLinkの統合を発表し、QPUとGPU間の完全なデジタルリンクを構築した。このシステムはエネルギー効率の高いSingle Flux Quantum (SFQ)ロジック上に構築されており、アナログインターフェースを置き換え、QPUからの論理データボトルネックを1,000倍以上削減すると主張されている。このデジタルインターフェースはFTQCを制限するコアレイテンシとスループットのボトルネックを排除することを目的としている。
NVQLinkをサポートする他の企業には、Anyon Computing、Atom Computing、Diraq、Infleqtion、IonQ、ORCA Computing、Oxford Quantum Circuits、Quandela、Quantinuum、Quantum Circuits, Inc.、Quantum Motion、QuEra、Rigetti、Silicon Quantum Computing、Keysight Technologies、Quantum Machines、QubiCが含まれる。
現時点でNVQLinkのサポートを発表していない重要な企業には、IBM、Google、Microsoft、Amazon、PsiQuantumが含まれる。さらに、D-WaveとQuantum Computing Inc.は現在ゲートベースの量子コンピュータを製造していないため、彼らもNVQLinkのサポートを発表していないことは驚くべきことではない。
米国エネルギー省長官のクリス・ライトは、国立研究所、スタートアップ、そしてNVIDIAのような業界パートナー間の協力が、HPCにおけるアメリカのリーダーシップを維持し、壮大な科学的課題を解決するという使命の中心であると述べた。この標準化されたインターフェースの広範な採用は、ハイブリッド量子古典コンピューティングの世界的なタイムラインを加速することを意図している。
NVIDIAの製品発表の全文、および[Pasqal](https://www.pasqal.com/)、[IQM](https://meetiqm.com/)、[Alice & Bob](https://alice-bob.com/)、Quantum Machines、[[Zurich Instruments](https://www.zhinst.com/ch/en)](https://www.zhinst.com/others/en)、Keysight、Infleqtion、Quandela、Rigetti、Oxford Quantum Circuits、[Qblox](https://qblox.com/)、Silicon Quantum Computing、Diraq、[SEEQC](http://seeqc.com/)からのパートナー発表の追加情報が公開されている。さらに、NVIDIAはNVQLinkの使用方法とその使用の利点についての追加情報を提供する製品のウェブページを用意している。
詳細な技術論文がNVIDIAによってarXivに投稿されたばかりで、「高性能コンピューティングと量子プロセッサの緊密結合のためのプラットフォームアーキテクチャ」というタイトルでアクセス可能である。
2025年10月28日
