Vào ngày 26/08, IBM (NYSE: IBM) và AMD (NASDAQ: AMD) công bố kế hoạch phát triển các kiến trúc điện toán thế hệ tiếp theo dựa trên sự kết hợp giữa máy tính lượng tử và siêu máy tính hiệu năng cao, được gọi là siêu máy tính định hướng lượng tử (quantum-centric supercomputing).

IBM và AMD đang hợp tác để phát triển các nền tảng mã nguồn mở có khả năng mở rộng, có thể định hình lại tương lai của điện toán, tận dụng thế mạnh của IBM trong việc phát triển các máy tính lượng tử mạnh mẽ nhất thế giới cùng phần mềm, và thế mạnh của AMD trong lĩnh vực điện toán hiệu năng cao và bộ tăng tốc AI.

Máy tính lượng tử là một phương thức hoàn toàn khác để biểu diễn và xử lý thông tin. Trong khi máy tính cổ điển sử dụng bit chỉ có thể là 0 hoặc 1, thì các qubit của máy tính lượng tử biểu diễn thông tin theo các quy luật cơ học lượng tử. Những đặc tính này mở ra một không gian tính toán phong phú hơn, cho phép giải quyết những vấn đề phức tạp vượt ngoài khả năng của điện toán cổ điển, chẳng hạn như trong nghiên cứu thuốc, khám phá vật liệu, tối ưu hóa và hậu cần.

“Điện toán lượng tử sẽ mô phỏng thế giới tự nhiên và biểu diễn thông tin theo một cách hoàn toàn mới,” ông Arvind Krishna, Chủ tịch kiêm CEO của IBM cho biết. “Bằng việc khám phá cách các máy tính lượng tử của IBM và công nghệ điện toán hiệu năng cao tiên tiến của AMD có thể kết hợp, chúng tôi sẽ xây dựng một mô hình lai mạnh mẽ, vượt qua giới hạn của điện toán truyền thống.”

“Điện toán hiệu năng cao là nền tảng để giải quyết những thách thức quan trọng nhất của thế giới,” bà Dr. Lisa Su, Chủ tịch kiêm CEO của AMD, chia sẻ. “Khi hợp tác với IBM để nghiên cứu sự hội tụ giữa điện toán hiệu năng cao và công nghệ lượng tử, chúng tôi nhìn thấy cơ hội to lớn để tăng tốc quá trình khám phá và đổi mới.”

Trong kiến trúc siêu máy tính định hướng lượng tử, máy tính lượng tử hoạt động song song với hạ tầng điện toán hiệu năng cao và AI mạnh mẽ, thường bao gồm CPU, GPU và các bộ xử lý khác. Trong cách tiếp cận lai này, các thành phần khác nhau của một bài toán sẽ được giải quyết bởi mô hình phù hợp nhất.

Ví dụ, trong tương lai, máy tính lượng tử có thể mô phỏng hành vi của nguyên tử và phân tử, trong khi siêu máy tính cổ điển được hỗ trợ bởi AI sẽ xử lý khối lượng dữ liệu khổng lồ. Kết hợp lại, các công nghệ này có thể giải quyết những vấn đề thực tế với tốc độ và quy mô chưa từng có.

AMD và IBM đang nghiên cứu cách tích hợp CPU, GPU và FPGA của AMD với máy tính lượng tử của IBM để tăng tốc hiệu quả một lớp thuật toán mới, vốn vượt ngoài khả năng của từng mô hình khi hoạt động riêng lẻ. Nỗ lực này cũng có thể hỗ trợ tầm nhìn của IBM về việc đưa ra các máy tính lượng tử chịu lỗi (fault-tolerant) vào cuối thập kỷ này. Công nghệ của AMD hứa hẹn mang lại khả năng sửa lỗi theo thời gian thực, một yếu tố then chốt của điện toán lượng tử chịu lỗi.

Hai công ty dự kiến thực hiện màn trình diễn đầu tiên vào cuối năm nay để chứng minh cách các máy tính lượng tử của IBM có thể phối hợp với công nghệ của AMD nhằm triển khai quy trình làm việc lai giữa lượng tử và cổ điển. IBM và AMD cũng lên kế hoạch nghiên cứu cách các hệ sinh thái mã nguồn mở như Qiskit có thể thúc đẩy sự phát triển và ứng dụng của các thuật toán mới dựa trên siêu máy tính định hướng lượng tử.

IBM đã khởi động những bước đi đầu tiên trong tầm nhìn tích hợp liền mạch giữa điện toán lượng tử và cổ điển, bao gồm hợp tác gần đây với RIKEN để triển khai và kết nối trực tiếp máy tính lượng tử mô-đun IBM Quantum System Two với Fugaku, một trong những siêu máy tính cổ điển nhanh nhất thế giới; cũng như hợp tác với các đối tác trong ngành như Cleveland Clinic, Chính phủ xứ Basque và Lockheed Martin để chứng minh rằng việc kết hợp tài nguyên lượng tử và cổ điển có thể mang lại kết quả giá trị cho các vấn đề khó khăn, vượt ngoài khả năng của điện toán cổ điển.

CPU và GPU của AMD hiện đang cung cấp sức mạnh cho Frontier tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Oak Ridge (Bộ Năng lượng Mỹ), siêu máy tính đầu tiên trong lịch sử chính thức vượt qua ngưỡng exascale. Ngày nay, công nghệ CPU AMD EPYC và GPU AMD Instinct cũng đang vận hành El Capitan tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Livermore, đưa AMD trở thành hãng đứng sau hai siêu máy tính nhanh nhất thế giới theo danh sách TOP500.

Ngoài điện toán hiệu năng cao, CPU, GPU và phần mềm mã nguồn mở của AMD cũng đang cung cấp sức mạnh cho nhiều giải pháp AI sinh tạo của các doanh nghiệp hàng đầu và nhà cung cấp dịch vụ đám mây trên toàn cầu.