科技與計(jì)算巨頭英偉達(dá)公司于今日宣布推出Ising系列模型，這是全球首個(gè)專(zhuān)為量子計(jì)算校準(zhǔn)與糾錯(cuò)設(shè)計(jì)的開(kāi)源AI模型家族。

英偉達(dá)的核心業(yè)務(wù)是為AI提供動(dòng)力的圖形處理器，此次發(fā)布的AI模型將幫助研究人員和企業(yè)級(jí)用戶(hù)構(gòu)建更強(qiáng)大的量子計(jì)算機(jī)，使其能夠在大規(guī)模場(chǎng)景下運(yùn)行實(shí)用應(yīng)用程序。

要構(gòu)建并運(yùn)行實(shí)用的量子應(yīng)用程序，量子計(jì)算機(jī)必須處理數(shù)百萬(wàn)個(gè)量子比特——量子信息的原子級(jí)計(jì)算單元。然而，量子比特本身極為脆弱，容易出錯(cuò)，且在大規(guī)模部署時(shí)極易受到噪聲干擾。隨著量子計(jì)算機(jī)規(guī)模的擴(kuò)大，必須對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)糾錯(cuò)與校準(zhǔn)，以應(yīng)對(duì)環(huán)境因素的影響，確保其持續(xù)可用。

英偉達(dá)創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官黃仁勛表示："AI對(duì)于使量子計(jì)算真正實(shí)用至關(guān)重要。Ising的出現(xiàn)，使AI成為量子機(jī)器的控制平面——即量子機(jī)器的操作系統(tǒng)——從而將脆弱的量子比特轉(zhuǎn)化為可擴(kuò)展、高可靠性的量子GPU系統(tǒng)。"

Ising的命名源自一個(gè)具有里程碑意義的數(shù)學(xué)模型。該模型通過(guò)描述相互作用粒子（即自旋）之間的影響關(guān)系，極大地簡(jiǎn)化了人們對(duì)復(fù)雜物理系統(tǒng)的理解。英偉達(dá)此次提供了兩款模型：一款用于實(shí)時(shí)糾錯(cuò)，另一款用于系統(tǒng)校準(zhǔn)。

糾錯(cuò)的必要性不言而喻：它能將充滿(mǎn)噪聲的系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定連貫的輸出結(jié)果。這正是Ising解碼模型的用武之地。該解碼模型提供兩種基于3D卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的變體，分別針對(duì)速度與精度進(jìn)行優(yōu)化，可為量子糾錯(cuò)提供實(shí)時(shí)解碼能力。英偉達(dá)表示，與目前業(yè)界主流開(kāi)源標(biāo)準(zhǔn)pyMatching相比，該模型的速度最高提升2.5倍，精度提升最高達(dá)3倍。

Ising校準(zhǔn)模型則幫助物理學(xué)家通過(guò)調(diào)節(jié)、測(cè)量和優(yōu)化微波、激光等物理控制信號(hào)來(lái)準(zhǔn)備量子系統(tǒng)。這一校準(zhǔn)過(guò)程對(duì)于修正噪聲、硬件不穩(wěn)定性以及長(zhǎng)期參數(shù)漂移至關(guān)重要，能有效確保輸出的高保真度。該模型是一款視覺(jué)語(yǔ)言模型，能夠快速解讀并響應(yīng)來(lái)自量子處理器的測(cè)量數(shù)據(jù)，驅(qū)動(dòng)AI智能體實(shí)現(xiàn)持續(xù)自動(dòng)化校準(zhǔn)。

量子計(jì)算機(jī)的未來(lái)發(fā)展路徑

英偉達(dá)量子產(chǎn)品總監(jiān)Sam Stanwyck在一次簡(jiǎn)報(bào)會(huì)上表示，公司之所以首先聚焦解碼與校準(zhǔn)兩個(gè)方向，是因?yàn)樗鼈冎苯咏鉀Q了量子系統(tǒng)擴(kuò)展過(guò)程中最迫切的瓶頸問(wèn)題。

他將這兩項(xiàng)能力描述為"AI適配型工作負(fù)載"，即模型在當(dāng)前階段已能帶來(lái)即時(shí)效益。他同時(shí)指出，英偉達(dá)的長(zhǎng)遠(yuǎn)愿景遠(yuǎn)不止于此。未來(lái)，公司期望AI能夠進(jìn)一步協(xié)助構(gòu)建和優(yōu)化量子電路，將解碼與校準(zhǔn)作為邁向可擴(kuò)展量子GPU超算這一更宏大目標(biāo)的第一批里程碑。

目前，Ising解碼模型與Ising校準(zhǔn)模型已被多家企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)率先采用。其中，解碼模型已在康奈爾大學(xué)、桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、加州大學(xué)圣地亞哥分校及加州大學(xué)圣塔芭芭拉分校等機(jī)構(gòu)部署落地；校準(zhǔn)模型則已被Atom Computing、中央研究院、EeroQ、IonQ、IQM Quantum Computers、Q-CTRL等機(jī)構(gòu)投入使用。

此外，英偉達(dá)還發(fā)布了一套操作指南合集，涵蓋量子計(jì)算工作流程與訓(xùn)練數(shù)據(jù)，并配套推出了英偉達(dá)NIM微服務(wù)。這將允許開(kāi)發(fā)者針對(duì)不同硬件配置對(duì)模型進(jìn)行定制化開(kāi)發(fā)、訓(xùn)練、微調(diào)和構(gòu)建，并可在研究人員的本地系統(tǒng)上運(yùn)行，以保護(hù)敏感數(shù)據(jù)的安全。

Q&A

Q1：Ising模型家族是什么？主要解決什么問(wèn)題？

A：Ising是英偉達(dá)發(fā)布的全球首個(gè)開(kāi)源AI模型家族，專(zhuān)為量子計(jì)算設(shè)計(jì)，主要解決量子比特易出錯(cuò)、受噪聲干擾的核心難題。它包含兩款模型：Ising解碼模型負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)糾錯(cuò)，Ising校準(zhǔn)模型負(fù)責(zé)優(yōu)化物理控制信號(hào)，兩者共同幫助量子計(jì)算機(jī)在大規(guī)模運(yùn)行時(shí)保持穩(wěn)定可靠。

Q2：Ising解碼模型比現(xiàn)有工具強(qiáng)在哪里？

A：與目前業(yè)界主流開(kāi)源標(biāo)準(zhǔn)pyMatching相比，Ising解碼模型的運(yùn)行速度最高提升2.5倍，精度最高提升3倍。它基于3D卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建，提供速度優(yōu)化版和精度優(yōu)化版兩種變體，可為量子糾錯(cuò)任務(wù)提供實(shí)時(shí)解碼支持，已在康奈爾大學(xué)、桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室等機(jī)構(gòu)部署使用。

Q3：Ising校準(zhǔn)模型是如何工作的？

A：Ising校準(zhǔn)模型是一款視覺(jué)語(yǔ)言模型，能夠快速解讀來(lái)自量子處理器的測(cè)量數(shù)據(jù)，并驅(qū)動(dòng)AI智能體自動(dòng)持續(xù)校準(zhǔn)系統(tǒng)。它通過(guò)調(diào)節(jié)微波、激光等物理控制信號(hào)，修正噪聲、硬件不穩(wěn)定性和長(zhǎng)期參數(shù)漂移，確保量子系統(tǒng)輸出高保真度結(jié)果，目前已被IonQ、Q-CTRL等知名機(jī)構(gòu)采用。