Команда специалистов IBM и института RIKEN (Япония) достигла важной вехи в развитии синтеза квантовых и суперкомпьютерных расчётов (Quantum-Centric Supercomputing, QCSC). Исследователям удалось впервые создать замкнутый цикл вычислений, в котором размещённые рядом квантовый вычислитель и суперкомпьютер непрерывно обменивались данными промежуточных расчётов, работая на общий результат.

Компьютер месяца, спецвыпуск: эпоха отката, или Как дефицит чипов памяти влияет на выбор железа для игрового ПК

Ryzen и 16 Гбайт DDR5: как сэкономить на памяти так, чтобы не лишиться 15 % производительности

Обзор Samsung Galaxy Z TriFold: тройной складной смартфон по цене квартиры в Воркуте

Обзор ноутбука HONOR MagicBook X16 2026: как раньше, только лучше

Обзор Ryzen 7 9850X3D: три процента за двадцать баксов

Источник изображения: ИИ-генерация Grok 4/3DNews

До сих пор квантовые вычислители редко использовались для получения практически значимых расчётов. Более того, в связке с суперкомпьютерами они работали циклами, пересылая один другому промежуточные данные поэтапно на больших отрезках времени. Это вело к простоям каждой из платформ, пока они дожидались завершения вычислительных циклов партнёра по расчётам. С учётом колоссальной стоимости рабочего времени таких систем — это недопустимая роскошь. Команде IBM и RIKEN впервые удалось обеспечить бесшовную работу совершенно непохожих друг на друга компьютерных платформ, обеспечив непрерывный обмен данными внутри каждого вычислительного цикла.

Исследователи из США с коллегами из Японии создали гибридную систему из суперкомпьютера Fugaku (состоящего из 158 976 узлов — это почти 7,3 млн ядер ARM) и квантового компьютера IBM Quantum System Two на процессоре Heron (133 кубита). Это было впервые, когда на таком масштабе тесно связали классический высокопроизводительный вычислительный комплекс и квантовый компьютер.

Суть эксперимента заключалась в расчёте электронной структуры двух сложных молекул из атомов железа и серы — важных для биохимии и катализа. Знание распределений электронных оболочек — это то, что даёт узнать о поведении молекул в любой среде. Для расчёта использовался метод «квантовой диагонализации на основе выборок» (Sample-based Quantum Diagonalization, SQD), когда квантовый процессор генерировал выборки из пространства состояний молекулы, а Fugaku обрабатывал огромные объёмы данных в рамках классических вычислений и корректировал результаты в итеративном цикле.

Это позволило получить самую большую и точную квантово-химическую симуляцию на сегодняшний день — точность оказалась выше, чем у точных классических методов (к слову, для таких систем недостижимых), и сопоставима с лучшими приближёнными классическими подходами.

Достижение можно с уверенностью считать первым практическим воплощением концепции суперкомпьютерных вычислений с привязкой к работе квантовых систем. Разработанный замкнутый рабочий процесс обеспечил быструю обратную связь между квантовой и классической частями системы, что критически важно для эффективного использования обоих типов ресурсов.

Представители RIKEN и IBM отметили, что подобный синтез открывает путь к интеграции в систему расчётов ускорителей (в том числе GPU) и приближает момент достижения настоящего квантового превосходства в практически ценных химических и физических расчётах. Достижение имеет большое значение для будущего гибридных вычислений. Это создаёт основу для масштабирования подобных платформ, включая облачные гибридные среды, и ускоряет исследования в материаловедении, фармацевтике и энергетике, где точное моделирование молекулярных взаимодействий играет ключевую роль.

В Японии запущен крупнейший в мире квантовый компьютер на сверхпроводящих кубитах. Систему разработали и изготовили компания Fujitsu и институт RIKEN. Над разработкой квантовых вычислителей они работают вместе с 2012 года. В марте 2023 года партнёры представили первый в Японии национальный 64-кубитный квантовый компьютер и обещали увеличить число кубитов до 100 в 2025 году, но превзошли сами себя и собрали систему на 256 кубитах — крупнейшую в мире.

Ryzen и 16 Гбайт DDR5: как сэкономить на памяти так, чтобы не лишиться 15 % производительности

Обзор Samsung Galaxy Z TriFold: тройной складной смартфон по цене квартиры в Воркуте

Обзор ноутбука HONOR MagicBook X16 2026: как раньше, только лучше

Обзор Ryzen 7 9850X3D: три процента за двадцать баксов

Компьютер месяца, спецвыпуск: эпоха отката, или Как дефицит чипов памяти влияет на выбор железа для игрового ПК

Источник изображения: Roselyne Min/Euronews

Японские инженеры смогли достичь рекордных показателей благодаря новой архитектуре сверхпроводящих квантовых процессоров. Во-первых, они сделали её микрокластерной, организовав кубиты в ячейки по четыре штуки в каждой. Во-вторых, ячейки выстроили не только в ряд, но также в виде многоэтажной или трёхмерной структуры, не забыв при этом решить проблемы теплоотвода.

Возросшая плотность размещения кубитов позволила поместить 256-кубитный процессор в корпус прежнего 64-кубитного. Тем самым появился задел для дальнейшего масштабирования квантовых сверхпроводящих процессоров, что специалистами в этой сфере расценивается как наиболее сложная задача при создании имеющего практическую ценность универсального и устойчивого к ошибкам квантового компьютера.

Нелишне напомнить, что большинство научных работ доказывают, что имеющий практическую ценность отказоустойчивый квантовый компьютер может быть создан, начиная с платформы с миллионом физических кубитов. Японские исследователи считают, что новая кластерная и трёхмерная архитектура доказывает возможность приблизиться к заветному рубежу в миллион кубитов в пределах разумных объёмов помещений под квантовые системы.

Отдельно подчёркивается, что 256-кубитный компьютер Fujitsu и RIKEN достиг той же высочайшей плотности размещения сигнальных и управляющих кабелей, необходимых для работы с кубитами — чтения, программирования и коррекции ошибок, что и квантовые системы Google и IBM. Типичный квантовый компьютер на сверхпроводящих кубитах выглядит как люстра с массой входных и выходных кабелей с высокочастотными разъёмами.

Это всё потому, что для работы со сверхпроводящими кубитами для неразрушающего чтения требуются микроволновые (радиочастотные) сигналы. Добавим к этому тщательное экранирование каждого сигнального провода и получаем жгуты кабелей, затрудняющие масштабирование. Выходом может стать перенос контролирующей электроники внутрь криогенной камеры к кубитам, но такое охлаждение полупроводники пока не выдерживают. Это всё в будущем. А пока создаются гибридные платформы, в которых обычные суперкомпьютеры управляют кубитами. Европа, кстати, как отмечает источник, отстаёт от США и Японии в вопросе высокоплотного монтажа интерфейсов для сверхпроводящих квантовых вычислителей.

Добавим, 256-кубитный компьютер Fujitsu и RIKEN доступен клиентам через облако во всём мире. Впрочем, доступ, вероятно, ограничен узким кругом клиентов, имена которых держатся в тайне. В любом случае, пока идёт проверка идей и поиск задач, которые квантовые вычислители могут решать на современном уровне своего развития. В новом году Fujitsu и RIKEN обещают представить 1000-кубитовую платформу, что станет новым шагом вперёд к мечте — к универсальному отказоустойчивому квантовому вычислителю, в ряде задач в миллиарды раз превосходящему классические компьютеры.

Министерство образования, культуры, спорта, науки и технологий Японии (MEXT) объявило о планах построить преемник суперкомпьютера «Фугаку» (Fugaku), который ранее был самым быстрым в мире. Институт физико-химических исследований (RIKEN) и компания Fujitsu начнут его разработку в следующем году, сообщает Nikkei.

Компьютер месяца, спецвыпуск: эпоха отката, или Как дефицит чипов памяти влияет на выбор железа для игрового ПК

Ryzen и 16 Гбайт DDR5: как сэкономить на памяти так, чтобы не лишиться 15 % производительности

Обзор Samsung Galaxy Z TriFold: тройной складной смартфон по цене квартиры в Воркуте

Обзор ноутбука HONOR MagicBook X16 2026: как раньше, только лучше

Обзор Ryzen 7 9850X3D: три процента за двадцать баксов

Источник изображений: riken.jp

Новый суперкомпьютер продемонстрирует производительность для алгоритмов искусственного интеллекта в 50 экзафлопс с пиковой производительностью зеттафлопсного масштаба в отдельных задачах — машина будет использоваться для работы с ИИ в научных целях. Другими словами, система сможет выполнять один секстиллион операций с плавающей запятой; зеттафлопс в тысячу раз быстрее экзафлопса, и если к 2030 году Япония построит такую систему, у неё действительно будет самый производительный суперкомпьютер в мире.

Каждый вычислительный узел суперкомпьютера Fugaku Next будет иметь пиковую производительность в несколько сотен терафлопс для вычислений с двойной точностью (FP64), около 50 петафлопс для вычислений с точностью FP16 и около 100 петафлопс для вычислений с 8-битной точностью; память HBM обеспечит пропускную способность в несколько сотен Тбайт/с. Для сравнения, вычислительный узел «Фугаку» демонстрирует 3,4 Тфлопс для вычислений с двойной точностью, 13,5 Тфлопс для вычислений с половинной точностью (FP16), а пропускная способность памяти составляет 1,0 Тбайт/с.

На первый год разработки системы министерство выделит 4,2 млрд иен ($29,05 млн), а общее государственное финансирование превысит 110 млрд иен ($761 млн). Возглавит разработку RIKEN, один из самых известных исследовательских институтов Японии; а с учётом того, что MEXT требует максимального присутствия японских технологий в системе, разработкой оборудования будет заниматься преимущественно Fujitsu. Какие-то конкретные требования к архитектуре Fugaku Next в документах MEXT не указываются — вероятно, это будут центральные процессоры со специализированными ускорителями или комбинация центральных и графических процессоров.

Если преемник «Фугаку» будет работать на процессорах Fujitsu, он получит чипы, которые выйдут после MONAKA, у которых на борту до 150 ядер Armv9. Речь идёт о компоненте в мультичиплетной конфигурации, распределенной по многоядерным кристаллам и кристаллами SRAM и ввода-вывода. Последние обеспечивают работу с памятью DDR5, а также интерфейсами PCIe 6.0 и CXL 3.0 для различных ускорителей и периферии. Кристаллы ядер будут производиться с использованием 2-нм техпроцесса TSMC. Преемник Fujitsu MONAKA получит большее число ядер и более мощные интерфейсы — он, возможно, станет изготавливаться по техпроцессу класса 1 нм или ещё более передовому.