NVIDIA NVQLink
为各种量子处理器提供实时加速计算。
与 NVIDIA 量子专家交流，详细了解 NVQLink。
概览
借助 NVIDIA NVQLink 参考平台大规模集成 QPU
开放式 NVIDIA® NVQLink™ 平台架构将量子硬件与先进的加速计算紧密结合在一起，为大规模开发量子处理单元 (QPU) 带来强劲助力。借助 NVIDIA CUDA-Q™ 软件平台提供的实时 API，研究人员能够轻松利用 NVQLink 获得低延迟、高吞吐量的连接，满足执行标定和量子纠错 (QEC) 等控制任务所需。依托配备 NVQLink 的 QPU，QPU 运营商能够整合量子和加速计算资源，用于开发混合量子应用。
通过 CUDA-Q 访问 QPU，构建实时应用
借助 CUDA-Q 实时 API，开发者能够充分利用 NVQLink 与量子硬件的低延迟、高吞吐量连接。在 CUDA-Q 基于内核的编程模型中，只需简单调用远程函数 API，即可轻松加速混合应用，开发可扩展的 QEC 工作流。
Rigetti Computing
亮点
实时提供卓越性能
1 采用稀疏技术。
工作负载
已针对大规模实时量子计算进行优化
加速从校准到完全容错的量子工作流程。
优势
NVQLink 和 CUDA-Q
NVQLink 和 CUDA-Q 共同为纠错量子应用搭建平台。
可编程
使用包含 QEC 等的可扩展 CUDA-Q 库，在 QPU 上开发和部署纠错应用。
可互操作
支持所有主要的量子控制器和量子处理器模式。
卓越的性能
借助业界最具扩展性的低延迟网络，在量子控制器和计算主机之间实现每秒数百 TB 的数据传输。
能够满足未来需求
加入加速量子超级计算领域快速发展的软件生态系统。
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常见问题解答
NVQLink 是一种旨在将 GPU 加速服务器与量子处理单元 (QPU) 紧密耦合的平台架构。
NVQLink 主要满足以下两种需求：
- 为 QPU 系统提供具备实时延迟特性的加速计算，分载计算密集型的标定和控制任务，例如量子纠错 (QEC)。
- 为托管 QPU 的超级计算机或数据中心提供一套标准化的技术栈，使程序员能够无缝编写混合量子应用。
定义 NVQLink 架构的要素包括：
- 实时主机 – 一台能够运行 CUDA 代码的 GPU 加速服务器。
- 量子系统控制器 (QSC) – 在量子系统（通常为量子处理单元，即 QPU）上执行量子相干控制和读取的系统。
- 实时网络 – 连接实时主机与 QSC 的网络。NVIDIA 提供了一套参考架构，但集成商可以自由采用其专属网络栈。
- cudaq-realtime API – CUDA-Q 的运行时库，可供程序员调用实时主机和 QSC 中的设备（CPU、GPU、FPGA），并对其工作进行协调。开发者可以自由使用 CUDA-Q 以外的软件基于 NVQLink 架构进行构建，但该系统必须支持 cudaq-realtime API。
对 NVQLink 系统的验证由 cudaq-realtime 库函数执行，该函数用于测量 QSC-Host 回调的往返延迟。该基准测试的公认实现由开源的 CUDA-Q 存储库提供，可检验 cudaq-realtime 的核心功能。由于使用 cudaq-realtime 在 NVQLink 上构建实时应用是受支持的方式，其 API 是确保 NVQLink 兼容性的先决条件。
NVQLink 用户可以在实时主机、Quantum System 控制器和实时网络等众多选项中自由进行选择。NVIDIA 提供了一套实时网络参考实现，而第三方网络架构只要支持 cudaq-realtime 库，即具备兼容性。
NVQLink 网络参考架构基于应用广泛的超高性能以太网形式 RoCE 构建，包含以下元素：
- Holoscan Sensor Bridge (HSB) IP – 开源的 FPGA 核心，可供 QSC 构建者轻松集成至其 FPGA 固件中，无需披露自身 IP。
- ConnectX 网卡 – 安装在实时主机上的标准 NVIDIA 网络接口卡。
- DOCA 和 HSB SDK – 部署在实时主机上的开放访问网络栈，用于定义 RoCE Verb 并促进优化的内核定义。
Spectrum-X 交换机（可选）– 根据需要，可通过以太网交换机扩展网络规格，并将数据从 QSC 的多个节点聚合至实时主机。
QPU 的类型繁多，而且 QPU 构建者和用户希望卸载到实时主机的各种功能对响应时间的要求也截然不同。因此，我们并未对延迟数值作出硬性规定。
NVQLink 定义了一个通用的开源基准测试，以确保所有兼容系统提供透明且可重现的网络延迟，从而让用户能够根据自身需求选择最适用的解决方案。
在 NVQLink 这一语境下，实时主机的作用是执行延迟敏感型计算，以便为量子纠错 (QEC) 和 QPU 的在线自动校准提供支持。在不同类型的 QPU 上，这些工作负载的延迟要求从毫秒级到微秒级不等，但无论采用哪种 QPU 类型，这些工作负载对于更大限度提高 QPU 性能和正常运行时间都具有重要意义。
NVQLink 实时主机由我们的合作伙伴销售，每家合作伙伴提供的具体产品和服务可能有所差异。请向您的硬件供应商咨询其支持的 CUDA-Q 实时延迟。
要打造实时主机，还需要所连接的 QSC 提供支持。请确保您的 QSC 提供商支持相关升级。
只要确保安装实时网络组件 - NVIDIA ConnectX 或 BlueField 网卡，以及 cudaq-realtime（将于 2026 年 3 月后通过 cuda-quantum 库提供）- 即可将现有支持 CUDA 的服务器转换为 NVQLink 实时主机。
连接到兼容 QSC 的实时主机，需要使用 CUDA-Q 实时回调延迟基准测试进行验证。
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