Die Simulation lief auf NVIDIA-GH200-GPUs im Jülich Supercomputing Centre. Sie bildet laut NVIDIA ab, wie ein realistischer Quantenprozessor Berechnungen trotz störender Fehler ausführt. Frühere Arbeiten aus Jülich hatten 50 Qubits unter idealen, rauschfreien Bedingungen simuliert. Die neue Untersuchung berücksichtigt dagegen realistische Hardwarefehler und soll deren Auswirkungen auf fehlertolerantes Quantenrechnen erfassen.
Im Mittelpunkt steht die sogenannte Magic-State-Cultivation. Dabei werden spezielle Zustände aus Qubits erzeugt, die während einer fehlertoleranten Quantenberechnung wiederholt benötigt werden. NVIDIA zufolge wurde mit der Simulation ein Ansatz für dieses Verfahren überprüft, der 90 Prozent weniger physische Qubits benötigt als frühere Methoden. Die Ergebnisse sollen Forschenden helfen, weitere Verbesserungen zu entwickeln und zu testen.
Die Rechenarbeit wurde schrittweise vorbereitet. Als Entwicklungsplattform diente ein NVIDIA-GB200-NVL72-System im NVIDIA Accelerated Quantum Research Center. Dort skalierte das Team seine Tests von vier GPUs auf Hunderte und verglich sie mit Ergebnissen auf JUPITER. Für den abschließenden Lauf nutzten die Forschenden nach Angaben von NVIDIA 8.192 GPUs des Jülicher Systems. Die Vorbereitung verkürzte eine wochenlange Simulation dem Unternehmen zufolge auf wenige Tage.
JUPITER ist laut NVIDIA Europas erster Exascale-Supercomputer. Die hohe Rechenleistung ist für solche Simulationen relevant, weil der Speicherbedarf mit der Zahl der Qubits exponentiell wachsen kann. Durch Simulationen können Forschende untersuchen, wie sich Rauschen auf verschiedene Entwürfe auswirkt, bevor sie entsprechende Quantenhardware bauen. NVIDIA nennt Wirkstoffforschung, Finanzmodellierung und Materialwissenschaft als mögliche Anwendungsfelder nützlicher Quantencomputer. Die Simulation selbst ist jedoch eine Untersuchung möglicher Systeme und kein Nachweis, dass diese Anwendungen bereits mit Quantencomputern umgesetzt werden.