NVIDIA（NVDA）股价周一上涨 1.54%，至 217.43 美元，此前该公司公布了一项在欧洲完成的重大量子计算模拟里程碑。该股当日上涨 3.30 美元，不过盘中卖压使早前的涨幅有所收窄。此次公告的重点是一项旨在改进容错量子计算的 104 量子比特测试。

在 JUPITER 上完成创纪录的 104 量子比特模拟

NVIDIA 研究人员在德国于利希超级计算中心的 JUPITER 上运行了这一模拟。JUPITER 是欧洲首台百亿亿次（exascale）超级计算机——这类机器每秒至少可进行一百亿亿次（quintillion）计算。该项目使用 NVIDIA GH200 处理器在真实硬件噪声环境下对复杂的量子操作进行建模。据 NVIDIA 称，这项工作代表了迄今规模最大的容错量子处理器综合性模拟。

此类模拟填补了一个实际空白：这一规模的容错量子机器尚未建成，因此经典超级计算机为研究人员提供了一种在投入物理硬件之前测试处理器设计的方法。

研究人员研究了魔态培育（magic-state cultivation），这是一种帮助量子系统执行可靠计算的方法。量子计算机容易出错，因为其量子比特在处理过程中会受噪声影响，而容错能力指的是机器在存在这些错误的情况下仍能持续产生准确结果的能力。因此，科学家需要能在不要求过多硬件的情况下限制这些错误的技术。

此前于利希的一项研究在无噪声的理想条件下模拟了 50 个量子比特。新项目将这一工作进一步推进，在更真实的环境中考察了 104 个量子比特，帮助研究人员评估拟议中的量子机器在受控模拟之外可能的表现。

培育方法瞄准更低的硬件需求

NVIDIA 表示，与以往方法相比，这种培育方法所需的量子比特可能减少 90%。这一降幅意义重大，因为实用的量子计算机需要大量资源来纠正处理错误。更低的硬件需求可以简化未来设计并降低扩展成本。

魔态支持普通纠错方法无法独立完成的计算。然而，量子处理器在容错运行过程中会持续消耗这些态，这也是研究人员研究更快、更高效制备方式的原因。

团队测试了噪声如何影响培育过程，并确定了评估未来改进的方法。其发现可在硬件开发者投入资源制造物理原型之前提供指导——在这一阶段，预期的量子比特节省将首次面临模拟之外的条件。这些测试方法还支持药物研发、金融建模和先进材料领域的研究。

NVIDIA 扩大 GPU 模拟能力

团队首先在 NVIDIA 加速量子研究中心使用其 GB200 NVL72 系统开发了这些方法。研究人员将测试规模从 4 块 GPU 扩大到数百块，随后迁移至 JUPITER最终使用 8,192 块 GPU 完成了更大规模的模拟。

这一推进过程帮助团队验证了准确性，并比较了不同计算环境下的整体性能。它还将原本需要数周的工作缩短至数天，同时为 JUPITER 大得多的计算资源做好了软件准备。

NVIDIA 使用其 cuQuantum 软件提升了整个系统的模拟性能，同时其 CUDA-Q 平台提供了描述容错量子电路的工具。这两个平台共同展示了传统 GPU 超级计算机如何在工程师制造更大的物理处理器之前支持量子研究——这一角色使 NVIDIA 现有的 GPU 和软件产品能够在此类硬件仍处于研究阶段时服务于量子开发。

本文最初发表于 Blockonomi.