量子計算新風口:NVIDIA首發開源量子AI模型Ising
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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提供強大工具,助力其構建可運行實用應用的量子處理器,破解量子計算規模化落地的核心瓶頸,推動量子科技產業邁入全新發展階段。
當前,量子計算向大規模實用化邁進的關鍵,在于突破量子處理器校準與量子糾錯兩大核心技術挑戰。作為連接現有量子處理器與未來可靠量子計算機的核心橋梁,人工智能技術的賦能至關重要。而開源模式的引入,更是讓開發者在搭建高性能量子AI系統的同時,能夠完全掌控自身數據與基礎設施,極大降低了量子計算研發的門檻與成本。
NVIDIA Ising模型家族以統計物理學中里程碑式的伊辛模型(Ising Model)命名——該模型由物理學家Wilhelm Lenz于1920年提出、其學生Ernst Ising于1925年完善,是簡化復雜物理系統理解的經典工具,如今被NVIDIA賦予全新活力,成為應對量子糾錯與校準兩大核心挑戰的高性能、可擴展AI解決方案,為混合量子-經典系統的構建提供關鍵支撐。
據悉,NVIDIA Ising具備業界領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模、更復雜的科學與工程問題,為量子計算的實用化應用奠定堅實基礎。
“人工智能對于讓量子計算變得實用至關重要,”NVIDIA創始人兼首席執行官黃仁勛表示,“有了伊辛,人工智能成為控制平面——量子機器的操作系統——將脆弱的量子比特轉變為可擴展且可靠的量子GPU系統,為量子計算的規模化突破注入核心動力。”
量子計算市場的蓬勃發展,也為這一技術突破提供了廣闊空間。分析公司Resonance預測,到2030年全球量子計算市場規模將突破110億美元,而這一增長軌跡高度依賴于量子糾錯、可擴展性等關鍵工程挑戰的持續突破,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,賽迪研究院數據顯示,中國量子計算市場受政策與需求共振推動,2030年規模預計超200億元,全球量子科技產業正迎來加速發展期。
NVIDIA Ising包含一系列最先進的可定制模型、工具及數據,全方位加速量子處理器的研發進程,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350億參數的視覺語言模型(VLM),能夠快速解讀并響應量子處理器的測量數據,支持AI智能體實現全自動持續校準,將原本需要數天的校準工作縮短至數小時,大幅提升量子處理器的運行穩定性與效率。其訓練數據涵蓋超導量子比特、量子點、離子等多種量子比特模態,經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領先水平,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網絡(3D CNN)的變體,分別針對速度與精度進行專項優化,專門用于實現量子糾錯所需的實時解碼任務。其中,針對速度優化的Fast模型參數量約91.2萬,可在GPU上高效運行,較當前開源行業標準pyMatching速度提升2.5倍、準確率提升1.11倍;針對精度優化的Accurate模型參數量約179萬,能糾正更長的錯誤鏈,與pyMatching結合使用時,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,進一步降低了企業與科研機構的使用門檻。
目前,NVIDIA Ising已獲得全球領先企業、學術機構及研究實驗室的廣泛認可與采用,生態落地成效顯著:
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·保爾森工程與應用科學學院、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、EdenCode、Infleqtion、IQM Quantum Computers、Quantum Elements、桑迪亞國家實驗室、SEEQC、加州大學圣地亞哥分校、加州大學圣塔芭芭拉分校、芝加哥大學、南加州大學和延世大學完成部署,為量子糾錯研究提供強大技術支撐。
為進一步降低開發者的使用門檻,NVIDIA還同步提供了量子計算工作流程、訓練數據手冊,以及NVIDIA NIM?微服務,幫助開發者以最小化配置,針對特定硬件架構和用例快速微調模型。同時,該模型支持在研究人員的本地系統運行,有效保護專有數據安全,兼顧實用性與安全性。
在技術生態布局上,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批處理等優化,大幅提升量子模擬性能,而Ising與CUDA-Q的結合,進一步完善了混合量子-經典計算的技術鏈路。此外,NVIDIA Ising還與NVIDIA NVQLink? QPU-GPU硬件互連深度集成,實現量子處理器的實時控制與量子糾錯,為研究人員和開發者提供了將當今量子比特轉變為未來加速量子超級計算機所需的全套工具。
此次NVIDIA Ising的推出,進一步豐富了NVIDIA開放模型產品組合。該組合涵蓋用于智能系統的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以及用于生物醫學研究的NVIDIA BioNeMo?,形成覆蓋多領域的開源AI生態,推動全球創新力量共同探索AI與各行業的深度融合。
目前,NVIDIA Ising及相關開放模型、數據和框架已在GitHub、Hugging Face和build.nvidia.com平臺正式上線,全球開發者可免費獲取,攜手推動量子計算實用化進程,解鎖量子科技在各行業的應用潛力。