有预测称量子计算市场到2035年将增长至约9700亿美元规模,但有分析指出,实际产业扩散的关键不仅在于"硬件性能",更在于能够与现有高性能计算环境自然连接的软件基础设施。
美国能源部下属橡树岭国家实验室量子HPC小组的系统工程师阿米尔·谢哈塔近期在HPE世界量子日活动上解释称,连接量子处理器与现有HPC系统的"中间件"开发是核心课题。若等到量子计算机接近商用阶段再考虑整合方式则为时已晚。
他表示:"企业的路线图已经公开","我们所做的是提前准备,以便软件世界能够接纳该技术"。他接着强调:"若等技术就绪后才开始考虑整合方式就太迟了。"
不同的量子硬件无法以相同方式连接
量子-HPC整合之所以困难,是因为量子硬件方式各不相同。超导、中性原子、离子阱等方式的运行时间和延迟要求条件差异巨大。例如,基于超导的系统因量子比特状态快速坍缩而需要极低延迟,但中性原子方式则在完全不同的时间尺度上运行。
谢哈塔指出,正是由于这种差异,整合软件栈必须能够容纳所有硬件的要求条件。换言之,量子计算要超越实验室进入实际研究和产业现场,"连接规格"和"兼容性"可能比单一设备性能更为重要。
基于开源共同规格的竞争正式展开
为减少这种碎片化现象,谢哈塔发起了"开放量子HPC软件生态系统"倡议。该项目有国家实验室、大学及量子技术企业参与,正致力于制定量子-HPC整合软件层的共同规格。
其目标并非创建单一庞大的标准软件,而是制定接口以使不同软件栈能够兼容。该构想旨在减少对特定供应商技术形成"供应商锁定"的同时,让各机构和企业能自由开发所需模块。
谢哈塔表示:"这是为了不被束缚于特定软件栈,而将不同栈能互操作的环境标准化","目标是制定各软件层的规格,即使后续不同主体开发自有模块,最终也能协同工作。"
最终关键在于"纠错"…但顺序推进方式困难
业界关注的最大技术分水岭是"纠错"。量子计算机在运算过程中极易受噪声影响,若纠错不足,则难以将复杂电路转化为实质性计算。谢哈塔认为,真正能进行科学利用的时点也将在纠错阶段得到保障之后。
他表示:"当可实现纠错的量子计算机出现时,就能从简单的玩具级问题转向有意义的科学应用领域。"
但他同时划清界限,指出硬件完成后再搭载软件的"顺序开发"方式并不现实。他解释道,纠错、算法、系统整合、软件生态系统必须同步发展,才能实现真正的量子-HPC整合。
随着量子计算市场扩大,竞争焦点很可能从设备性能转向"谁能更流畅地融入现有计算体系"。最终,量子-HPC整合的胜负或许将首先在支撑它的软件标准与开放生态系统中见分晓,而非芯片本身。
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