富士通今天宣布开发量子/HPC 混合计算技术，以优化客户的工作负载选择。新的基于人工智能的软件，作为未来计算机工作负载代理技术的先驱，可以根据计算时间、计算精度和成本等参数，自动从不同的下一代计算平台中选择，为客户的问题提供最佳解决方案。

新技术利用富士通世界顶级的39量子比特量子模拟器和“富士通超级计算机PRIMEHPC FX 700”的能力，配备了与超级计算机Fugaku相同的A64FX CPU，为客户的量子化学计算问题组合和选择最佳的计算方法。最重要的是，该技术允许没有专业知识的用户使用量子模拟器和高性能计算技术为现实世界的问题提供有效的解决方案。

图 1：计算工作负载代理的图像

用于解决 21 世纪问题的世界领先的先进计算技术

富士通在开发和提供世界领先的计算技术方面有着悠久的历史，例如其超级计算机Fugaku的开发和商业化的努力，下一代量子计算，以及弥合传统和量子之间的差距的技术，如数字退火器和量子模拟器。

为了促进新的量子算法的实际发展，富士通于 2022 年 3 月宣布推出世界上最快的量子模拟器，并与富士胶片株式会社和东京电子株式会社在材料科学领域展开联合研究。

非计算专家可轻松访问下一代计算技术

富士通目前正致力于开发计算工作负载代理——一种使用人工智能从先进计算技术和解决方案中自动选择合适资源的软件技术，包括基于云的大规模 HPC、量子计算、数字退火器以及量子模拟器，以解决客户的复杂问题。

富士通设想，未来的计算工作量代理既支持多硬件设备的自动化和计算处理的优化，也支持不同平台的计算分布的优化。通过这种方式，计算工作负载代理将根据客户的特定需求实现高速计算和解决方案。

图 2：传统技术与新技术的对比

概述 Quantum /HPC 混合计算技术

为实现其对计算工作负载代理的愿景，富士通现已开发出一种用于解决量子化学问题的量子/HPC 混合计算技术，从而能够基于计算阐明药物发现和新材料开发中使用的材料的特性。作为计算工作负载代理的先驱，这项新技术通过自动优化组合两种类型的计算机：量子模拟器和 HPC，实现了高速高精度计算。这项新技术的特点如下。

图 3：量子-HPC 混合计算技术概述

1.Quantum/HPC 算法判别技术——量子化学计算中使用的算法需要重复计算，直到获得高度精确的解决方案。随着原子之间距离的变化，确定量子或 HPC 算法是否为问题提供最佳解决方案对现有技术来说是一项艰巨的挑战。为此，富士通开发了一种解决方案，通过分析算法如何收敛于分子来确定问题的准确算法。对于经典算法无法提供足够结果的问题，该技术会检测收敛状态中的特定模式，直到算法计算出解决方案，从而可以通过使用HPC算法对问题进行实验性预处理来确定最佳算法。

2.计算时间估计技术——准确估计各种分子结构的收敛性是量子化学计算中的一项复杂任务，事实证明，很难估计提前获得高精度解所需的时间和成本。针对这一问题，富士通利用富士通自主研发的自适应人工智能技术，构建了一个能够提前预估计算量、成本和时间的人工智能模型，分析分子结构、算法迭代计算和计算时间之间的关系。

3.基于时间、成本和准确性的最佳控制技术——为了让客户能够以最佳成本和最佳时间执行计算，富士通开发了一种优化量子化学计算性能的技术。该技术兼顾了量子/HPC算法判别技术和计算时间估计技术估计的计算时间和成本以及计算资源的使用情况。通过这种方式，该技术使用户能够以最能满足其需求的方式解决量子化学计算问题，而无需自己从不同的计算资源中进行选择。

未来的计划

展望未来，富士通将验证该技术的有效性并进一步开发，目标是到 2023 财年在量子化学计算领域建立新的计算工作负载代理技术。富士通将进一步继续开发可使用的计算平台通过向富士通计算即服务（以下简称“CaaS”）添加服务，无需专业知识的任何人都可以使用，富士通的服务组合通过公共云为客户提供世界领先的计算技术。

原文链接：https://www.hpcwire.com/off-the-wire/fujitsu-develops-quantum-hpc-hybrid-computing-tech/

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