英伟达扩展CUDA-Q平台以支持容错量子处理器

英伟达公司今日宣布，将在其开源CUDA-Q平台中推出全新的编排层，以解决量子应用开发者面临的一大主要难题。

该消息是在本周于多伦多开幕的IEEE量子周2026大会上公布的，旨在加速量子计算行业向更新的容错量子系统转型。

英伟达表示，CUDA-Q Logical旨在扩展CUDA-Q的功能。CUDA-Q是一个软件环境，供开发者构建横跨经典计算与量子计算架构的混合应用程序。借助CUDA-Q，开发者可以创建能够在传统处理器（如中央处理器和图形处理器）以及被称为QPU的量子处理单元之间协调工作负载的软件程序。

CUDA-Q是目前最受欢迎的量子编程平台之一，但英伟达表示，行业近期向容错QPU转型的趋势给开发者带来了诸多难题。容错性是量子计算机实现商业可行性的必要条件。

这类系统采用“逻辑量子比特”，即由多个物理量子比特组成的群组，它们相互精密协调以纠正错误，防止计算结果出错。但为逻辑量子比特编写软件极其困难，因为它们所使用的纠错代码会改变执行应用程序所需的底层物理资源，从而打乱整个系统的运行，英伟达解释道。

英伟达希望通过CUDA-Q Logical解决这一问题。该平台为研究人员提供了一个可编程、可验证的环境，用于模拟和测试容错量子计算系统。它允许开发者并行建模不同的算法、纠错技术和QPU架构。通过这种方式，研究人员可以在搭建必要硬件之前，快速找到最优配置方案。

英伟达副总裁兼量子业务总经理蒂莫西·科斯塔表示，随着量子计算迅速迈入“逻辑量子比特时代”，研究人员需要一个开放且可定制的编程平台，能够全面呈现容错系统的各个方面。他说：“CUDA-Q Logical的加入提供了强大的能力和灵活性，使研究人员能够探索完全集成、协同优化的系统，无论量子比特类型和架构如何。它极大地缩短了实现有用量子-GPU超级计算所需的时间。”

CUDA-Q Logical最大的优势在于节省时间。澳大利亚量子初创公司Iceberg Quantum专注于设计能充分利用QPU硬件的容错架构，该公司利用这一新功能为Diraq Pty Ltd开发的硅基量子比特建模了一种新架构。其模型显示，仅需15万个物理量子比特就能创建1000个逻辑量子比特，比Diraq最初的估算少了10倍。

美国费米国家加速器实验室也在利用CUDA-Q Logical，评估跨多种量子计算架构的新型纠错策略、运行时需求和算法。费米实验室的研究人员将容错算法的平均开发周期从五个月缩短至仅三周，这意味着开发速度提升了约七倍。

“容错量子计算是解锁新科学发现的必经之路，但要实现这一目标，需要研究人员将算法、纠错、架构和硬件进行协同设计，”费米实验室首席技术官安娜·格拉塞利诺表示，“借助CUDA-Q Logical，我们的团队在短短三周内就探索了这些资源的多种组合方案，而以往搭建专用基础设施通常需要约五个月的时间。”

英伟达还借此机会介绍了更广泛的量子计算社区如何使用其量子-GPU超级计算平台，这是一项将高性能GPU与量子处理器相结合的云服务，专为最适合经典计算机与量子计算机协同解决的实验性应用和工作负载而设计。

例如，Diraq公司设计基于改良硅晶体管的自旋量子比特量子计算机，正在使用英伟达的开源伊辛模型来校准其处理器。其他初创公司，如Anyon Computing和Quantum Machines，正在使用英伟达的NVQLink网络技术，将QPU集群直接连接至GPU超级计算机。BlueQubit、IonQ Inc.和Qedema Quantum Computing已将各自的工具与CUDA-Q集成，以在生产环境中部署混合量子工作负载。

Q&A

Q1：CUDA-Q Logical是什么？

A：CUDA-Q Logical是英伟达在其开源CUDA-Q平台中新推出的编排层，旨在为容错量子计算系统提供可编程、可验证的模拟和测试环境，帮助开发者应对逻辑量子比特带来的软件开发难题。

Q2：CUDA-Q Logical能给量子计算研究带来什么好处？

A：它能大幅节省开发时间。例如费米国家加速器实验室利用该工具，将容错算法的平均开发周期从五个月缩短至三周，开发速度提升约七倍；Iceberg Quantum也通过它发现只需更少的物理量子比特就能实现同等数量的逻辑量子比特。

Q3：哪些公司已经在使用英伟达的量子相关技术？

A：包括Diraq、Iceberg Quantum、Anyon Computing、Quantum Machines、BlueQubit、IonQ和Qedema Quantum Computing等公司，它们分别利用英伟达的Ising模型、NVQLink网络技术或CUDA-Q平台来校准处理器、连接量子集群或部署混合量子工作负载。