NVIDIA JUPITER Selesaikan Simulasi 104 Qubit Rekor, Dorong Penelitian Komputasi Kuantum Toleransi Kesalahan

NVIDIA mengumumkan bahwa superkomputer skala luar pertama mereka di Eropa, JUPITER, telah menyelesaikan simulasi komputasi kuantum yang mencetak rekor, memungkinkan para peneliti untuk mengeksplorasi dan memverifikasi pembentukan keadaan magis. Simulasi 104 qubit ini, yang dijelaskan NVIDIA sebagai simulasi komprehensif dari sistem komputasi kuantum toleransi kesalahan terbesar hingga saat ini, dilakukan di Jülich Supercomputing Centre di Jerman menggunakan NVIDIA GH200 GPU. Keadaan magis sangat penting untuk melakukan perhitungan kompleks pada komputer kuantum toleransi kesalahan, namun menghasilkan keadaan ini dengan tingkat kesalahan yang cukup rendah tetap menjadi tantangan besar.

Metode tradisional memerlukan banyak sumber daya perangkat keras, dengan beberapa perkiraan menunjukkan bahwa hingga 95% dari qubit fisik dalam komputer kuantum mungkin digunakan untuk menghasilkan keadaan ini, sehingga menyisakan relatif sedikit qubit yang tersedia untuk perhitungan.

Pernyataan NVIDIA datang bersamaan dengan laporan Google bahwa prosesor kuantum Willow mereka mencapai pengurangan tingkat kesalahan 40 kali lipat saat mempersiapkan keadaan kuantum khusus. Berbeda dengan pekerjaan NVIDIA, yang menggunakan perangkat keras superkomputer klasik untuk mensimulasikan proses kuantum, eksperimen Google memanfaatkan prosesor kuantum nyata untuk mempersiapkan keadaan magis. Kedua pendekatan ini menghadapi tantangan berbeda dalam mengembangkan komputer kuantum toleransi kesalahan, dengan simulasi membantu para peneliti menilai desain sebelum menguji perangkat keras fisik.

Simulasi Mempertimbangkan Kebisingan Perangkat Keras Nyata

Tahun lalu, JUPITER mensimulasikan komputer kuantum universal 50 qubit secara lengkap dalam kondisi ideal tanpa kebisingan, melampaui rekor 48 qubit yang ditetapkan oleh peneliti Jülich di K komputer Jepang pada tahun 2019. Namun, simulasi 104 qubit terbaru mempertimbangkan kebisingan perangkat keras nyata, memungkinkan para peneliti untuk memeriksa bagaimana kesalahan mempengaruhi pembentukan keadaan magis. Berbeda dengan simulasi ideal yang mengasumsikan operasi kuantum dapat dilakukan tanpa kesalahan, penelitian baru ini memodelkan gangguan yang dihadapi prosesor kuantum fisik selama proses perhitungan, memberikan cara yang lebih realistis untuk menilai apakah metode yang diusulkan dapat berfungsi secara andal dalam kondisi nyata.

Para peneliti NVIDIA dalam proyek baru ini awalnya mengembangkan dan menguji metode mereka di sistem GB200 NVL72 di pusat penelitian kuantum terakselerasi perusahaan. Mereka memperluas skala pengujian dari empat GPU menjadi ratusan, akhirnya mencapai 8.192 GPU di JUPITER. Menurut NVIDIA, pekerjaan pengembangan ini membantu mengurangi beban kerja simulasi dari beberapa minggu menjadi beberapa hari. Tim menggunakan perangkat lunak cuQuantum NVIDIA untuk mengoptimalkan kinerja simulasi dan memanfaatkan platform CUDA-Q untuk memodelkan sirkuit kuantum toleransi kesalahan.

Simulasi dan Dampaknya pada Aplikasi Kuantum

Simulasi rinci memungkinkan para peneliti untuk memprediksi kinerja desain komputasi kuantum di masa depan sebelum membangun perangkat keras fisik, yang dapat mengurangi kebutuhan untuk pengujian perangkat keras berulang, serta membantu mempercepat pengembangan aplikasi kuantum di bidang penemuan obat, pemodelan keuangan, dan ilmu material.

CEO NVIDIA Jensen Huang menyatakan, "Komputasi kuantum yang berguna akan memerlukan sistem toleransi kesalahan yang sangat kompleks, memahami perilaku mereka pada skala besar sangat penting untuk membangun sistem ini. Hasil dari Jülich menunjukkan bagaimana prosesor kuantum dan superkomputer GPU dapat bekerja sama untuk menyelesaikan penelitian yang sebelumnya tidak mungkin dilakukan, mempercepat penemuan aplikasi kuantum yang transformatif."

Kontribusi NVIDIA JUPITER terhadap Komputasi Kuantum

Simulasi 104 qubit NVIDIA JUPITER menandai kemajuan penting dalam bidang komputasi kuantum toleransi kesalahan. Dengan mempertimbangkan kebisingan perangkat keras nyata, penelitian ini dapat menilai kelayakan desain komputasi kuantum dengan lebih akurat, yang sangat penting untuk pengembangan aplikasi kuantum di masa depan. Seiring dengan perkembangan teknologi komputasi kuantum, kemampuan untuk melakukan simulasi rinci sebelum membangun perangkat keras fisik akan secara signifikan meningkatkan efisiensi penelitian dan mendorong inovasi di bidang penemuan obat dan ilmu material. Upaya NVIDIA menunjukkan sinergi antara superkomputer dan prosesor kuantum, membuka jalan untuk penelitian komputasi kuantum di masa depan.