Az Nvidia rekordméretű kvantumszámítógép-szimulációt futtatott a JUPITER-en, Európa első exascale (másodpercenként legalább egy trillió műveletre képes) szuperszámítógépén. A cég sajtóközleménye szerint egy 104 qubites, hibatűrő kvantumprocesszort modelleztek. Ez az eddigi legnagyobb ilyen részletességű szimuláció. A futtatás 8192 darab GH200 GPU-n ment a németországi Jülichi Szuperszámítógép-központban.
Mi az a magic state, és miért számít?
A qubitek rendkívül érzékenyek: a vezérlésükhöz szükséges kölcsönhatások elkerülhetetlenül zajt, vagyis hibákat visznek a számításba. A hibatűrő kvantumszámítógép ezt hibajavítással kezeli, de az univerzális számításokhoz kell egy különleges „üzemanyag” is. Ez a magic state, egy speciálisan előkészített kvantumállapot, amely számítás közben folyamatosan fogy, ezért újra és újra elő kell állítani. Hasonlít egy gyárra, amelynek nyersanyagot kell gyártania a saját működéséhez: ha ez a nyersanyag olcsóbb, az egész gyár kisebb lehet.
Az Nvidia kutatói az úgynevezett magic state cultivation eljárást szimulálták valósághű hardveres zaj mellett. A közlemény szerint ez az eljárás 90%-kal kevesebb fizikai qubitet igényel a korábbi módszereknél. A Jülichben korábban 50 qubitet szimuláltak, de ideális, zajmentes körülmények között. A mostani szimuláció már azt is megmutatja, hogyan hatnak a valós hardveres hibák. Így a kutatók még a hardver megépítése előtt meg tudják jósolni, hogyan teljesít majd egy tervezet.
Hetekből napok
Az ilyen szimulációk memóriaigénye a qubitek számával akár exponenciálisan nő, ezért ekkora méretben hagyományos rendszereken nem futtathatók. A módszert az Nvidia gyorsított kvantumkutatási központjában (NVAQC) fejlesztették egy GB200 NVL72 rendszeren: négy GPU-ról indultak, néhány százig skáláztak, és csak ezután léptek tovább a JUPITER 8192 GPU-jára. Az Nvidia szerint így a több hétig tartó szimulációs munka napokra rövidült. A számításokhoz a cuQuantum könyvtárat és a CUDA-Q platformot használták. A technikai részleteket a CUDA-Q blog írja le.
Jensen Huang, az Nvidia vezérigazgatója szerint „a hasznos kvantumszámítástechnikához elképesztően összetett, hibatűrő rendszerek kellenek, és ezek építéséhez elengedhetetlen megérteni, hogyan viselkednek nagy méretben”. Kristel Michielsen, a Jülichi Szuperszámítógép-központ igazgatója hozzátette: „Európa JUPITER-be fektetett pénze lehetővé teszi, hogy a kutatók olyan kérdéseket vizsgáljanak, amelyek korábban elérhetetlenek voltak.”
A kvantumtechnológia felé más chipgyártók is mozdulnak: az Intel vezérigazgatója is a kvantumtechnológiába fektet. Az Nvidia adatközponti fejlesztéseiről legutóbb a Vera CPU tervezőivel készült interjúban írtunk.
