Акции NVIDIA (NVDA) выросли на 1,54% до 217,43 доллара в понедельник после того, как компания сообщила о крупной вехе в квантовом моделировании в Европе. Бумаги прибавили 3,30 доллара за сессию, хотя внутридневные продажи сократили более ранний рост. Анонс был посвящён тесту на 104 кубитах, направленному на совершенствование отказоустойчивых квантовых вычислений.

Рекордное моделирование на 104 кубитах на JUPITER

Исследователи NVIDIA выполнили моделирование на JUPITER — первой в Европе экзафлопсной суперкомпьютерной машине, то есть системе, способной выполнять не менее квинтиллиона вычислений в секунду, — в Центре суперкомпьютерных вычислений Юлиха в Германии. В проекте использовались процессоры NVIDIA GH200 для моделирования сложных квантовых операций в условиях реалистичного аппаратного шума. По данным NVIDIA, эта работа представляет собой крупнейшее комплексное моделирование отказоустойчивого квантового процессора.

Подобное моделирование заполняет практический пробел: отказоустойчивые квантовые машины такого масштаба ещё не построены, поэтому классические суперкомпьютеры дают исследователям возможность проверять дизайн процессоров до вложений в физическое аппаратное обеспечение.

Исследователи изучили культивацию magic-состояний — метод, который помогает квантовым системам выполнять надёжные вычисления. Квантовые компьютеры уязвимы к ошибкам, поскольку их кубиты реагируют на шум в процессе обработки, а отказоустойчивость описывает способность машины продолжать выдавать точные результаты вопреки этим ошибкам. Поэтому учёным необходимы методы, ограничивающие такие ошибки без чрезмерных требований к оборудованию.

Более раннее исследование в Юлихе моделировало 50 кубитов в идеальных условиях без шума. Новый проект расширил эту работу, рассмотрев 104 кубита в более реалистичных условиях, что помогает исследователям оценить, как предлагаемые квантовые машины могут работать вне контролируемого моделирования.

Метод культивации нацелен на снижение требований к оборудованию

NVIDIA сообщила, что подход с культивацией может требовать на 90% меньше кубитов, чем прежние методы. Это сокращение важно, полезным квантовым компьютерам нужны значительные ресурсы для исправления ошибок обработки. Более низкие требования к оборудованию могут упростить будущие разработки и снизить стоимость их масштабирования.

Magic-состояния поддерживают вычисления, которые обычные методы коррекции ошибок не могут выполнить самостоятельно. Однако квантовые процессоры постоянно расходуют эти состояния при отказоустойчивых операциях, поэтому исследователи ищут более быстрые и эффективные способы их получения.

Команда протестировала влияние шума на культивацию и определила способы оценки будущих улучшений. Полученные результаты могут помочь разработчикам оборудования до вложения ресурсов в физические прототипы — этап, на котором прогнозируемая экономия кубитов впервые столкнётся с условиями за пределами моделирования. Методы тестирования также поддерживают исследования в области разработки лекарств, финансового моделирования и передовых материалов.

NVIDIA расширяет возможности GPU-моделирования

Сначала команда разработала свои методы на системе NVIDIA GB200 NVL72 в Центре ускоренных квантовых исследований. Исследователи расширили тестирование с четырёх GPU до сотен, прежде чем перейти на JUPITER, где в итоге использовали 8 192 GPU для выполнения масштабного моделирования.

Такая последовательность помогла команде проверить точность и сравнить общую производительность в различных вычислительных средах. Она также сократила работу, ранее занимавшую недели, до процесса длиной в несколько дней, одновременно подготовив программное обеспечение к значительно большим вычислительным ресурсам JUPITER.

NVIDIA использовала своё программное обеспечение cuQuantum для повышения производительности моделирования во всей системе. Платформа CUDA-Q, в свою очередь, предоставила инструменты для описания отказоустойчивых квантовых схем. Вместе эти две платформы продемонстрировали, как обычные GPU-суперкомпьютеры могут поддерживать квантовые исследования до того, как инженеры создадут более крупные физические процессоры, — роль, позволяющая существующим GPU и программным продуктам NVIDIA служить развитию квантовых технологий, пока такое оборудование находится на исследовательской стадии.

Эта статья была первоначально опубликована на Blockonomi.