Computación de Alto Rendimiento con Unidades de Procesamiento Cuántico

Las perspectivas de la computación cuántica han impulsado los esfuerzos para realizar unidades de procesamiento cuántico (QPUs) completamente funcionales. El reciente éxito en el desarrollo de QPUs de prueba de concepto ha planteado la pregunta de cómo integrar estos procesadores emergentes en los sistemas modernos de computación de alto rendimiento (HPC). Examinamos cómo se pueden integrar las QPUs en las arquitecturas actuales y futuras de sistemas HPC, teniendo en cuenta los requisitos de diseño funcional y físico. Identificamos dos caminos de integración que se diferencian por las limitaciones de infraestructura en la QPU y los casos de uso esperados para el sistema HPC. Esto incluye una integración estrecha que asume que los cuellos de botella de infraestructura pueden ser superados, así como una integración flexible que asume que no pueden. Encontramos que el rendimiento de ambos enfoques probablemente dependerá de la interconexión cuántica que sirve para entrelazar múltiples QPUs. También identificamos varios desafíos en la evaluación del rendimiento de las QPUs para HPC, y consideramos nuevas métricas que capturan la interacción entre la arquitectura del sistema y el paralelismo cuántico que subyace al rendimiento computacional.