NVIDIA schließt 104-Qubit-Fehlerkorrektur-Computersimulation in Deutschland ab

de.wedoany.com-Bericht: Am 19. Oktober gab NVIDIA bekannt, dass sein Forschungsteam unter Nutzung des JUPITER-Supercomputers am Forschungszentrum Jülich in Deutschland eine Simulation fehlertoleranten Quantencomputings mit 104 Qubits abgeschlossen hat. NVIDIA zufolge handelt es sich um die bislang umfangreichste umfassende Simulation eines fehlertoleranten Quantenprozessors; die Studie validierte das technische Konzept der „Magiezustandspräparation" (magic state cultivation), das im Vergleich zu früheren Methoden 90 % weniger physische Qubits erfordert.

Für diese Simulation wurden 8192 NVIDIA GH200 Superchips eingesetzt, um den Prozess der fehlertoleranten Berechnung eines Quantenprozessors unter Berücksichtigung realen Hardware-Rauschens zu simulieren. Die Forscher optimierten die Berechnungen mit der NVIDIA-cuQuantum-Software und konstruierten die Magiezustandspräparationsschaltung über die fehlertolerante Logikebene der CUDA-Q-Plattform. Zuvor hatte das Jülich-Forschungsteam eine 50-Qubit-Simulation unter idealen, rauschfreien Bedingungen durchgeführt; die vorliegende Studie bezieht nun zusätzlich Hardware-Rauschen und dessen Einfluss auf den Berechnungsprozess ein.

Das Forschungsteam entwickelte und testete die Simulationsmethode zunächst auf dem GB200-NVL72-System des NVIDIA Accelerated Quantum Research Center, skalierte den Berechnungsumfang schrittweise von 4 Grafikprozessoren auf mehrere Hundert und migrierte sie anschließend auf den JUPITER-Supercomputer. Durch die Optimierung der Simulationsmethode und der Rechenressourcenkonfiguration verkürzten die Forscher die ursprünglich mehrere Wochen dauernde Simulationsarbeit auf wenige Tage und validierten mithilfe der Testergebnisse bei unterschiedlichen Berechnungsumfängen die Simulationsgenauigkeit und Skalierbarkeit.

NVIDIA zufolge lässt sich diese Simulationsmethode zur Bewertung des Prozessordesigns vor der Fertigung von Quantenhardware einsetzen. Durch die Simulation des Magiezustands-Erzeugungsprozesses und der Auswirkungen von Hardware-Rauschen können Forscher die Leistung verschiedener Fehlertoleranzkonzepte vergleichen und das Design von Quantencomputingsystemen anpassen.