量子計算的發(fā)展，正在遇到一個看起來并不在量子處理器上的瓶頸——延遲。

過去幾年，行業(yè)談量子計算，更多聚焦在量子比特數(shù)量、相干時間和算法進展上。但隨著量子系統(tǒng)不斷走向更大規(guī)模、更高復(fù)雜度，一個更現(xiàn)實的問題正在浮出水面：

真正限制量子計算走向?qū)嵱玫年P(guān)鍵因素，可能不再只是量子處理器本身，而是經(jīng)典計算系統(tǒng)是否能夠在足夠短的時間內(nèi)完成計算與反饋。

圍繞這一問題，戴爾科技與NVIDIA正在推進一種新的混合量子-經(jīng)典計算架構(gòu)，通過突破性的平均低于4微秒系統(tǒng)延遲的基礎(chǔ)設(shè)施，讓服務(wù)器能夠進入量子系統(tǒng)控制鏈路，從而支撐量子計算走向工程化和可用化。

Q:延遲為什么會成為量子計算的關(guān)鍵問題？

在傳統(tǒng)計算系統(tǒng)中，延遲往往只是性能優(yōu)化指標之一，但在量子計算系統(tǒng)中，延遲卻可能決定系統(tǒng)是否能夠運行。

由于量子比特的狀態(tài)非常脆弱，在完成一次量子操作和測量之后，系統(tǒng)需要立即根據(jù)測量結(jié)果進行判斷，并決定下一步控制操作，例如是否進行糾錯、改變電路路徑、進行校準。

如果經(jīng)典計算系統(tǒng)無法在極短時間內(nèi)完成計算并返回控制信號，量子系統(tǒng)就無法繼續(xù)運行復(fù)雜算法，很多量子算法能力也無法實現(xiàn)。

一條更短的量子-經(jīng)典計算鏈路

此次合作的關(guān)鍵，在于把量子控制所需的經(jīng)典計算鏈路進一步縮短。

為了解決這一問題，戴爾科技與NVIDIA基于NVQLink平臺構(gòu)建了量子-經(jīng)典協(xié)同計算架構(gòu)，并實現(xiàn)了戴爾PowerEdge服務(wù)器與通常用于控制量子處理器的FPGA之間平均低于4微秒系統(tǒng)延遲的連接。

在這一架構(gòu)中，NVQLink為GPU計算與FPGA之間建立起更直接的連接通道，并與CUDA-Q軟件平臺結(jié)合，使量子計算與經(jīng)典計算可以在同一計算框架下協(xié)同運行。

整個系統(tǒng)基于RoCE網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)超低延遲通信，使經(jīng)典計算系統(tǒng)不再只是量子系統(tǒng)外圍的計算資源，而是真正進入量子控制鏈路，在量子測量、反饋與控制過程中承擔實時協(xié)同角色。

這意味著，經(jīng)典計算在量子體系中的角色正在發(fā)生變化——它不再只是“算得更快”的輔助能力，而是量子系統(tǒng)能否真正工程化、能否持續(xù)穩(wěn)定運行的一部分基礎(chǔ)條件。只有當經(jīng)典計算能夠在微秒級時間內(nèi)完成反饋，量子系統(tǒng)才真正具備從實驗驗證走向工程化系統(tǒng)的基礎(chǔ)。

在量子系統(tǒng)中服務(wù)器開始扮演新的角色

在NVQLink部署中，服務(wù)器不再只是提供算力的后臺設(shè)備，而是承擔了量子系統(tǒng)中的Real-Time Host（實時主機）角色，需要在量子測量與反饋之間完成實時計算與控制協(xié)同。這對服務(wù)器的計算性能、I/O能力、網(wǎng)絡(luò)延遲以及系統(tǒng)穩(wěn)定性都提出了遠高于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的要求。

在這一架構(gòu)中，戴爾PowerEdge XE9680、XE7745、R7715和R770等服務(wù)器承擔了實時主機（Real-Time Host）的核心職責，并結(jié)合NVIDIA CUDA-Q Realtime API，共同支撐混合量子-經(jīng)典計算環(huán)境運行。

低于4微秒的延遲意味著這套基礎(chǔ)設(shè)施能夠支持量子計算走向?qū)嵱盟璧膸醉楆P(guān)鍵能力：

實時校準：量子系統(tǒng)會持續(xù)漂移，只有足夠快地發(fā)現(xiàn)并修正偏移，系統(tǒng)輸出才可能保持穩(wěn)定。

動態(tài)電路執(zhí)行：經(jīng)典邏輯可以根據(jù)當前測量結(jié)果，實時決定量子處理器下一步執(zhí)行什么操作，從而進一步拓展量子算法能力。

量子糾錯：這是邁向容錯型量子計算的必經(jīng)之路，也是量子計算真正走向大規(guī)模應(yīng)用的關(guān)鍵前提。

換句話說，本次壁壘突破并不只是停留在平臺層面的概念驗證，而是一項建立在真實服務(wù)器基礎(chǔ)設(shè)施之上的系統(tǒng)級驗證。只有當經(jīng)典計算能夠在微秒級時間內(nèi)完成測量結(jié)果處理并反饋控制信號，量子系統(tǒng)才具備持續(xù)穩(wěn)定運行的基礎(chǔ)。

戴爾基礎(chǔ)設(shè)施貫穿量子計算工作流

在量子計算體系中，戴爾PowerEdge服務(wù)器不僅能夠在量子系統(tǒng)中承擔實時主機的角色，還能夠承擔量子仿真計算等重要工作。

由于真實量子硬件資源仍然十分稀缺，大量算法開發(fā)、測試與驗證工作需要在服務(wù)器平臺上完成。通過在PowerEdge服務(wù)器上運行量子電路仿真，研究人員可以在進入真實量子硬件之前完成算法驗證與優(yōu)化，從而減少對量子處理器資源的占用，并提升整個量子計算工作流的效率。

在混合量子計算環(huán)境中，戴爾基礎(chǔ)設(shè)施不僅支持量子仿真和前期計算任務(wù)，還可以承擔實時控制、數(shù)據(jù)處理以及結(jié)果分析等工作，貫穿量子計算從仿真、控制到數(shù)據(jù)處理的多個環(huán)節(jié)。這也意味著，量子計算的發(fā)展不僅依賴量子處理器本身，同樣依賴底層服務(wù)器和基礎(chǔ)設(shè)施平臺的性能、穩(wěn)定性和擴展能力。

從量子仿真到量子控制，再到數(shù)據(jù)處理與分析，服務(wù)器基礎(chǔ)設(shè)施正在成為量子計算體系中不可或缺的一部分，而戴爾PowerEdge平臺正是在這一混合量子計算架構(gòu)中承擔關(guān)鍵支撐角色。

從“可行”走向“可用”

值得一提的是，這一混合量子-經(jīng)典計算架構(gòu)已經(jīng)在真實量子系統(tǒng)環(huán)境中得到實踐驗證。

量子控制公司Quantum Machines使用PowerEdge R7615服務(wù)器連接其OPX1000脈沖處理單元，對多種不同量子處理器和系統(tǒng)架構(gòu)進行了控制與校準協(xié)同測試，并實現(xiàn)了服務(wù)器與量子控制系統(tǒng)之間的微秒級低延遲連接。

這表明，基于低延遲服務(wù)器與量子控制系統(tǒng)連接的混合量子計算架構(gòu)不僅停留在技術(shù)方案層面，而是已經(jīng)可以進入真實量子工作流，在量子控制、數(shù)據(jù)處理與系統(tǒng)協(xié)同過程中發(fā)揮作用。這也意味著，量子計算正在從單一量子硬件的發(fā)展階段，逐步邁向量子系統(tǒng)與經(jīng)典計算協(xié)同運行的系統(tǒng)工程階段。

寫在最后

回顧計算發(fā)展的歷史，每一次計算能力的躍遷，都不僅來自處理器本身的進步，更來自系統(tǒng)架構(gòu)的變化。從大型機到分布式計算，從虛擬化到云計算，再到今天的智能技術(shù)與量子計算，計算模式始終在不斷演進。量子計算的發(fā)展同樣如此，它不僅是量子處理器的突破，更是整個計算體系架構(gòu)的重構(gòu)。

在這一過程中，服務(wù)器與基礎(chǔ)設(shè)施不再只是提供算力的平臺，而正在成為量子計算體系的一部分。在這一新一代計算架構(gòu)逐步形成的過程中，戴爾科技已經(jīng)做好準備，通過高性能、低延遲、可擴展的基礎(chǔ)設(shè)施平臺，支持企業(yè)迎接量子計算時代的到來。