NVDA$216.48-0.58%

Simularea pe 104 qubiți arată că proiectarea calculului cuantic „tolerant la erori” poate fi accelerată prin testare pe supercomputere, reducând dependența de experimente costisitoare pe hardware, potrivit NVIDIA News. Cercetătorii NVIDIA au rulat pe JUPITER, primul supercomputer exascale din Europa (la Jülich Supercomputing Centre), o simulare record a unui procesor cuantic „fault-tolerant” (tolerant la erori), la o scară care ar permite validarea unor metode ce promit să reducă masiv resursele necesare.

Simularea a ajuns la 104 qubiți și este descrisă ca „cea mai mare simulare cuprinzătoare” de până acum pentru un sistem cuantic tolerant la erori, modelând în detaliu comportamentul unui procesor cuantic realist. Miza operațională este că o astfel de fidelitate oferă date pentru a estima performanța unor arhitecturi viitoare înainte de a fi construite, scurtând ciclurile de încercare–eroare în laborator.

De ce contează: mai puțini qubiți fizici și proiectare mai rapidă

NVIDIA susține că simularea validează o abordare de „cultivare a stărilor magice” (magic state cultivation) care ar necesita cu 90% mai puțini qubiți fizici decât metodele anterioare. În calculul cuantic tolerant la erori, „zgomotul” (erorile inevitabile introduse de controlul qubiților) obligă la folosirea unor tehnici speciale; „stările magice” sunt o configurație de qubiți consumată continuu în timpul calculelor, iar optimizarea modului în care sunt produse poate reduce semnificativ dificultatea construirii unui sistem util.

Simularea a fost făcută „sub zgomot realist de hardware”, tocmai pentru a înțelege impactul erorilor asupra acestui proces. În material este menționat și un reper anterior: cercetări de la Jülich au simulat 50 de qubiți în condiții ideale, fără zgomot; noul rezultat urmărește explicit condiții mai apropiate de realitate.

Cum a fost rulat proiectul: de la testare pe clustere la 8.192 GPU-uri

Rularea la scară mare a fost posibilă pe o configurație cu NVIDIA GH200 superchips la Jülich. Înainte de execuția pe JUPITER, dezvoltarea s-a făcut pe un sistem NVIDIA GB200 NVL72 la NVIDIA Accelerated Quantum Research Center, folosit ca platformă pentru a scala testele de la patru GPU-uri la sute, înainte de migrarea pe 8.192 GPU-uri pe JUPITER.

NVIDIA afirmă că această etapizare a redus un efort de simulare de la săptămâni la zile și a ajutat echipa să folosească mai eficient capacitatea exascale. Concluzia operațională a proiectului, așa cum este prezentată, este că simularea va deveni tot mai importantă și mai complexă pe măsură ce cresc dimensiunile sistemelor cuantice, iar clusterele de calcul accelerat pot funcționa ca „platforme de validare” înainte de a apela la supercomputere de top.

Software-ul folosit și ce urmează

Simulările au rulat cu software-ul NVIDIA cuQuantum, împreună cu stratul logic „fault-tolerant” din platforma NVIDIA CUDA-Q, pentru exprimarea circuitului de „magic-state”.

NVIDIA indică drept resurse suplimentare un articol tehnic pe blogul GitHub despre simularea JUPITER (GitHub blog) și prezentări din cadrul GTC Berlin keynote și catalogul de sesiuni (explore sessions).