- NVIDIA JUPITER completó una simulación récord de 104 qubits, explorando la creación de estados mágicos.
- La simulación considera el ruido del hardware real, proporcionando una evaluación más realista.
- Simulaciones detalladas pueden predecir el rendimiento de futuros diseños de computación cuántica, reduciendo la necesidad de pruebas de hardware.
- El CEO de NVIDIA enfatiza que la computación cuántica requiere sistemas de tolerancia a errores complejos, siendo crucial el trabajo en conjunto.
NVIDIA anunció que su primera supercomputadora exaescala en Europa, JUPITER, ha completado una simulación de computación cuántica récord, permitiendo a los investigadores explorar y verificar la creación de estados mágicos. Esta simulación de 104 qubits, descrita por NVIDIA como la simulación integral más grande de un sistema de computación cuántica tolerante a errores hasta la fecha, se ejecutó en el Centro de Supercomputación de Jülich en Alemania utilizando GPUs NVIDIA GH200. Los estados mágicos son cruciales para realizar cálculos complejos en computadoras cuánticas tolerantes a errores; sin embargo, generar estos estados con una tasa de error suficientemente baja sigue siendo un gran desafío.
Los métodos tradicionales requieren una gran cantidad de recursos de hardware; algunas estimaciones indican que hasta el 95% de los qubits físicos en una computadora cuántica podrían ser utilizados para generar estos estados, dejando relativamente pocos qubits disponibles para cálculos.
El anuncio de NVIDIA coincide con el informe de Google sobre su procesador cuántico Willow, que logró una reducción de 40 veces en la tasa de error al preparar estados cuánticos específicos. A diferencia del trabajo de NVIDIA, que utiliza hardware de supercomputación clásico para simular procesos cuánticos, el experimento de Google utiliza un procesador cuántico real para preparar estados mágicos. Ambos enfoques abordan diferentes desafíos en el desarrollo de computadoras cuánticas tolerantes a errores; las simulaciones ayudan a los investigadores a evaluar diseños antes de probar el hardware físico.
Simulación considerando el ruido del hardware real
El año pasado, JUPITER simuló un completo procesador cuántico universal de 50 qubits en condiciones ideales y sin ruido, superando el récord de 48 qubits establecido por investigadores de Jülich en la computadora K de Japón en 2019. Sin embargo, la reciente simulación de 104 qubits consideró el ruido del hardware real, permitiendo a los investigadores examinar cómo los errores afectan la creación de estados mágicos. A diferencia de las simulaciones ideales que suponen que las operaciones cuánticas se pueden ejecutar sin errores, el nuevo estudio modeló las perturbaciones que encuentra un procesador cuántico físico durante el proceso de cálculo, proporcionando una forma más realista de evaluar si los métodos propuestos pueden funcionar de manera confiable en condiciones reales.
Los investigadores de NVIDIA en el nuevo proyecto desarrollaron y probaron su método inicialmente en el sistema GB200 NVL72 en el centro de investigación cuántica acelerada de la compañía. Ampliaron la escala de pruebas de cuatro GPUs a cientos, alcanzando finalmente 8,192 GPUs en JUPITER. Según NVIDIA, este trabajo de desarrollo ayudó a reducir el tiempo de simulación de varias semanas a unos pocos días. El equipo utilizó el software cuQuantum de NVIDIA para optimizar el rendimiento de la simulación y aprovechó su plataforma CUDA-Q para modelar circuitos cuánticos tolerantes a errores.
Impacto de la simulación en aplicaciones cuánticas
Las simulaciones detalladas permiten a los investigadores predecir el rendimiento de futuros diseños de computación cuántica antes de construir el hardware físico, lo que puede reducir la necesidad de pruebas de hardware repetidas y ayudar a acelerar el desarrollo de aplicaciones cuánticas en áreas como el descubrimiento de fármacos, la modelización financiera y la ciencia de materiales.
El CEO de NVIDIA, Jensen Huang, declaró: "La computación cuántica útil requerirá sistemas de tolerancia a errores extremadamente complejos; entender su comportamiento a gran escala es crucial para construir estos sistemas. Los resultados de Jülich muestran cómo los procesadores cuánticos y las supercomputadoras GPU pueden trabajar juntos para abordar investigaciones que antes eran inalcanzables, acelerando el descubrimiento de aplicaciones cuánticas transformadoras."
Contribución de NVIDIA JUPITER a la computación cuántica
La simulación de 104 qubits de NVIDIA JUPITER marca un avance significativo en el campo de la computación cuántica tolerante a errores. Al considerar el ruido del hardware real, esta investigación puede evaluar con mayor precisión la viabilidad de los diseños de computación cuántica, lo cual es crucial para el desarrollo futuro de aplicaciones cuánticas. A medida que la tecnología de computación cuántica avanza, la capacidad de realizar simulaciones detalladas antes de construir el hardware físico mejorará significativamente la eficiencia de la investigación y fomentará la innovación en áreas como el descubrimiento de fármacos y la ciencia de materiales. Los esfuerzos de NVIDIA demuestran la sinergia entre las supercomputadoras y los procesadores cuánticos, allanando el camino para futuras investigaciones en computación cuántica.