AMD sienta las bases clásicas para el futuro de la computación cuántica

Una nueva plataforma de codiseño para la corrección de errores cuánticos, desarrollada por IBM, el Laboratorio Nacional de Oak Ridge (ORNL) y AMD, integra los ordenadores cuánticos de IBM con el sistema de computación de alto rendimiento Umbra del ORNL (a la derecha, el rack negro más cercano). Umbra se compone de GPU AMD Instinct MI355X y CPU AMD EPYC de quinta generación. (Crédito: IBM)

El futuro de la computación cuántica dependerá de la integración de la computación cuántica y clásica a una escala sin precedentes. La computación clásica de vanguardia es esencial para gestionar sistemas cuánticos, acelerar simulaciones complejas, corregir errores e integrar procesadores cuánticos con clústeres de computación de alto rendimiento (HPC) a gran escala. Con tecnologías líderes que abarcan CPU, GPU, FPGA y software de código abierto, AMD se encuentra en una posición privilegiada para sentar esas bases.

Actualmente, AMD aplica su liderazgo en computación clásica a este desafío mediante una nueva plataforma de codiseño para la corrección de errores cuánticos, desarrollada por IBM y el Centro de Ciencias Cuánticas del Laboratorio Nacional de Oak Ridge (ORNL). Esta colaboración proporciona un entorno compartido para evaluar las arquitecturas, el software y los flujos de trabajo que requerirán los futuros sistemas cuánticos híbridos.

La nueva plataforma de codiseño aprovechará la experiencia de los tres socios. IBM aporta la tecnología de computación cuántica, ORNL su entorno de investigación científica y computación, y AMD las tecnologías de computación clásica y el software abierto para conectar el procesamiento cuántico con las cargas de trabajo científicas.

El primer despliegue reúne ordenadores cuánticos de IBM, incluido el IBM Quantum Nighthawk de 120 cúbits , y el sistema Umbra HPC, impulsado por CPU AMD EPYC™ y GPU AMD Instinct™, en un entorno de ubicación conjunta.

“Para construir sistemas cuánticos útiles, es necesario que las comunidades de computación cuántica y clásica resuelvan juntas los desafíos del diseño de sistemas”, afirma Ralph Wittig, miembro corporativo y director de Investigación y Desarrollo Avanzado de AMD. “AMD aporta experiencia en CPU, GPU y FPGA, desde el control en tiempo real hasta la supercomputación de vanguardia. Junto con IBM, Oak Ridge y nuestros socios del ecosistema, estamos aplicando esa experiencia para desarrollar y probar cómo los procesadores cuánticos, la computación clásica y el software pueden trabajar juntos a gran escala”.

Este trabajo se basa en la experiencia de AMD en el desarrollo de supercomputadoras de vanguardia y en una colaboración continua con IBM en cálculos científicos acelerados por GPU y decodificación de errores basada en FPGA.

Diseñando los fundamentos clásicos

La integración de la computación cuántica y clásica requiere la adaptación de los diferentes requisitos de procesamiento dentro de un mismo sistema. El control y la retroalimentación exigen una sincronización precisa y respuestas rápidas. Los cálculos científicos requieren un procesamiento paralelo sustancial. Y la orquestación coordina el trabajo entre todos estos recursos.

AMD colabora con el ecosistema y sus socios mediante un profundo proceso de codiseño para utilizar su amplio portafolio de alto rendimiento y así abordar los requisitos de computación clásica de los sistemas cuánticos, desde el control en tiempo real hasta la computación científica a gran escala. AMD aporta experiencia en todos estos requisitos:

• Los procesadores AMD EPYC™ proporcionan la orquestación y el rendimiento de propósito general necesarios para coordinar sistemas híbridos clásicos-cuánticos complejos.
• Las GPU AMD Instinct™ aceleran la simulación, la optimización y los cálculos científicos paralelos relacionados con las cargas de trabajo cuánticas.
• Los SoC adaptativos AMD Versal™ proporcionan las capacidades de control, lectura y decodificación de baja latencia necesarias cerca del procesador cuántico.
• El ecosistema de software abierto AMD ROCm™ ayuda a los desarrolladores a conectar las aplicaciones de computación de alto rendimiento (HPC) y de inteligencia artificial (IA), así como este hardware, en entornos cuántico-clásicos cada vez más integrados.

En conjunto, estas tecnologías proporcionan a los desarrolladores cuánticos, a los constructores de sistemas y a las instituciones de investigación una base clásica escalable sobre la que pueden diseñar en la actualidad.

AMD y su papel en el futuro de la computación cuántica.

La corrección de errores es el obstáculo que separa a las computadoras cuánticas actuales de aquellas capaces de realizar investigaciones científicas reales. Resolver este problema requiere trabajo tanto en computación cuántica como clásica, con una gran parte del esfuerzo centrado en la clásica. La corrección de errores exige que los investigadores cuánticos comprendan los procesadores y la computación clásica, ya que ambos sistemas trabajan en paralelo. La nueva plataforma de codiseño proporciona a AMD, IBM y al Laboratorio Nacional de Oak Ridge un entorno compartido para investigar conjuntamente estos requisitos, mientras continúan apoyando la Misión Génesis Cuántica del Departamento de Energía y su progreso hacia una computadora cuántica científicamente relevante para 2028.

Los planes contemplan conectar la plataforma con el Centro de Computación de Alto Rendimiento de Oak Ridge (OLCF), que también alberga la nueva supercomputadora Lux SI (Super Intelligence) + HPC del ORNL, equipada con procesadores AMD EPYC y tarjetas gráficas AMD Instinct. Estas conexiones ampliarán el entorno de investigación al sistema a gran escala necesario para explorar cómo la computación cuántica, la IA y la computación científica integradas pueden acelerar los descubrimientos científicos y la seguridad nacional.

Para AMD, este trabajo refleja un principio fundamental: los avances en computación cuántica dependen del progreso en la computación clásica. Al colaborar con IBM y ORNL para investigar estos requisitos ahora, AMD sienta las bases de computación que necesitarán las futuras computadoras cuánticas. AMD está codiseñando un sistema integral con empresas de computación cuántica, instituciones de investigación y proveedores de tecnología.