Истражувачи од Суперкомпјутерскиот центар во Јилих и NVIDIA постигнаа нов праг во квантните симулации: за првпат целосно симулираа универзален квантен компјутер со 50 кубити. Резултатот е добиен на JUPITER, првиот европски суперкомпјутер од ексаскална класа, сместен во Forschungszentrum Jülich во Германија.
Досегашниот рекорд изнесуваше 48 кубити и исто така беше поставен од научници од Јилих во 2019 година, тогаш со јапонскиот систем K computer. Новата симулација не е само бројка повеќе: секој дополнителен кубит ја удвојува потребната меморија и пресметковна моќ, што го прави напредокот особено тежок.
Симулациите на квантни компјутери се важни затоа што им овозможуваат на научниците да тестираат алгоритми, да проверуваат експериментални резултати и да истражуваат како би се однесувале идни квантни процесори. Таквите алатки се користат и за развој на методи како Variational Quantum Eigensolver, корисен за моделирање молекули и материјали, и Quantum Approximate Optimisation Algorithm, кој може да се примени во оптимизациски задачи.
Симулацијата со 50 кубити бара околу 2 петабајти меморија, односно приближно два милиона гигабајти. За споредба, обичен лаптоп може да се справи со симулации од околу 30 кубити. Кај 50 кубити, секоја квантна операција влијае врз повеќе од два квадрилиона комплексни бројчени вредности, кои мора прецизно да се усогласуваат низ илјадници пресметковни јазли.
Клучна улога во рекордот имаат NVIDIA GH200 Superchips во системот JUPITER. Тие тесно ги поврзуваат централните процесори и графичките процесори, што овозможува дел од податоците да се префрлаат во CPU меморија кога GPU меморијата не е доволна, без голем пад на перформансите.
За оваа архитектура, тимот ја надградил симулациската алатка JUQCS во нова верзија наречена JUQCS-50. Во неа е воведена техника за компресија со бајт-кодирање, која ја намалува потребната меморија осум пати, како и динамичка оптимизација за размена на податоци меѓу повеќе од 16.000 GH200 чипови.
JUQCS-50 треба да стане достапен и за надворешни истражувачки организации и компании преку JUNIQ, инфраструктурата на Јилих за квантно пресметување. Истражувачите очекуваат системот да се користи и како научна алатка и како мерило за идни суперкомпјутери.
