NVIDIA realizează pe JUPITER o simulare-record a unui protocol tolerant la erori cu 104 de qubiți

Pe 19 octombrie 2026, NVIDIA a anunțat ceea ce a descris drept o simulare-record de calcul cuantic pe JUPITER, primul supercomputer exascale din Europa: o rulare cu 104 de qubiți, executată pe 8.192 de GPU-uri NVIDIA GH200 la Jülich Supercomputing Centre, care modelează modul în care un procesor cuantic realist efectuează calcule tolerante la erori.

Ce spune NVIDIA că validează rularea

NVIDIA descrie simularea cu 104 de qubiți drept cea mai amplă simulare completă de până acum a unui procesor cuantic tolerant la erori și afirmă că simulările anterioare nu au modelat procesoare cuantice cu un asemenea nivel de detaliu. Potrivit companiei, rularea validează cultivarea stărilor magice, o abordare a calculului cuantic tolerant la erori care necesită cu 90% mai puțini qubiți fizici decât metodele anterioare. NVIDIA a declarat că simulările realizate cu acest nivel de fidelitate le oferă cercetătorilor datele necesare pentru a prezice performanța proiectelor viitoare înainte de construirea lor, reducând dependența de încercări și erori cu hardware-ul, și a menționat aplicații preconizate în descoperirea medicamentelor, modelarea financiară și știința materialelor.

„Calculul cuantic util va necesita sisteme incredibil de complexe și tolerante la erori — iar înțelegerea comportamentului lor la scară largă este esențială pentru a le construi”, a declarat Jensen Huang, fondatorul și directorul general al NVIDIA, în anunțul companiei. Huang a spus că rezultatele de la Jülich arată că procesoarele cuantice și supercomputerele cu GPU-uri pot colabora la cercetări care altfel ar fi inaccesibile.

Kristel Michielsen, directoarea Jülich Supercomputing Centre din cadrul Forschungszentrum Jülich, a declarat că investiția Europei în JUPITER le oferă cercetătorilor posibilitatea de a explora întrebări la care nu puteau răspunde anterior și că parteneriatul cu NVIDIA extinde această posibilitate la calculul cuantic. Ea a spus că această activitate îi ajută pe oamenii de știință să ia decizii mai bine informate cu privire la proiectele care au cele mai mari șanse să permită aplicații utile.

Stări magice, coduri și un model realist al zgomotului

Qubiții funcționează la limitele fizicii, iar interacțiunile necesare pentru a-i controla introduc un zgomot inevitabil, care provoacă erori, explică anunțul NVIDIA. Calculul în prezența acestui zgomot, cunoscut drept calcul cuantic tolerant la erori, necesită stări magice, o configurație specifică de qubiți care este consumată continuu în timpul unui calcul tolerant la erori. Deoarece mașinile tolerante la erori se bazează pe producerea repetată a stărilor magice, orice optimizare a modului în care sunt create reduce considerabil dificultatea construirii unui computer cuantic util.

O postare tehnică a echipei CUDA-Q de la NVIDIA explică de ce astfel de simulări sunt dificile. Multe operații folosite în corectarea erorilor cuantice sunt operații Clifford, care pot fi simulate eficient în condiții adecvate privind zgomotul, însă calculul cuantic universal necesită cel puțin o operație suplimentară netrivială, ingredientul furnizat de stările magice. Protocolul simulat pregătește o stare într-un cod mic de corectare a erorilor, o verifică pentru a detecta defecte și o extinde la distanțe mai mari ale codului: începe cu un cod de culoare cu distanța 3, folosește măsurători de tip flag proiectate recent pentru a detecta defecte dăunătoare și ajunge la o configurație hibridă de cod de culoare și cod de suprafață cu distanța 7, înaintea unor runde suplimentare de corectare a erorilor și a citirii rezultatului. Cei 104 qubiți numărați includ qubiții de date și qubiții auxiliari folosiți pe parcursul acestei secvențe.

Potrivit postării tehnice, modelul executat pe JUPITER include erori coerente de fază, care se pot acumula și pot interfera, precum și scurgeri, în care un qubit supraconductor părăsește cele două niveluri computaționale obișnuite. Unele poziții fizice sunt modelate cu un al treilea nivel energetic, ceea ce sporește semnificativ complexitatea simulării. Aceste mecanisme le permit cercetătorilor să examineze comportamente care depășesc un model bazat pe inversări aleatorii ale biților și ale fazei, păstrând totodată operațiile ne-Clifford efective care pregătesc starea magică.

Această lucrare se deosebește de cercetările anterioare de la Jülich, care au simulat 50 de qubiți în condiții ideale, fără zgomot. Forschungszentrum Jülich a anunțat pe 11 noiembrie 2025 că o echipă de la Jülich, în colaborare cu experți NVIDIA, simulase integral un computer cuantic universal cu 50 de qubiți pe JUPITER, inaugurat la Forschungszentrum Jülich în septembrie 2025, depășind recordul de 48 de qubiți stabilit de cercetătorii de la Jülich în 2019 pe computerul K din Japonia. Anunțul preciza că fiecare qubit suplimentar dublează necesarul de putere de calcul și de memorie, astfel că simularea cu 50 de qubiți necesită aproximativ 2 petaocteți de memorie.

De la un cluster de dezvoltare la 8.192 de GPU-uri

NVIDIA a declarat că, deoarece necesarul de memorie crește exponențial odată cu numărul de qubiți, simulările la scară largă depășesc capacitățile sistemelor de calcul convenționale. Un sistem NVIDIA GB200 NVL72 de la NVIDIA Accelerated Quantum Research Center a servit drept platformă de dezvoltare pentru proiectul JUPITER, permițând cercetătorilor să extindă testele de la patru GPU-uri la sute, înainte de a trece la 8.192 de GPU-uri pe JUPITER, construit de Bull. Echipa a folosit centrul pentru a perfecționa metodele de simulare, a compara rezultatele cu cele obținute pe JUPITER și a studia modul în care precizia evolua odată cu suplimentarea resurselor de calcul; NVIDIA afirmă că această activitate a redus de la câteva săptămâni la câteva zile durata unei simulări.

Postarea tehnică descrie ingineria din spatele rulării. Simulatorul reorganizează operațiile păstrându-le dependențele și statisticile măsurătorilor și reutilizează spațiul de stocare pe măsură ce qubiții sunt măsurați și eliberați. Acesta grupează sisteme cu trei niveluri într-o reprezentare binară pe care o poate executa biblioteca cuStateVec din cuQuantum: cinci sisteme cu trei niveluri au 243 de stări de bază și încap în opt biți de stocare binară, care oferă 256 de poziții. În configurația cu 8.192 de GPU-uri, un registru codificat pe 45 de biți reprezintă aproximativ 35,2 × 10¹² amplitudini complexe, iar, în precizie dublă, numai starea ocupă 512 TiB de memorie GPU distribuită, adică 64 GiB per GPU.

Simulările au fost rulate cu software-ul NVIDIA cuQuantum și cu ajutorul stratului logic tolerant la erori al platformei CUDA-Q, pentru a exprima circuitul cu stări magice. Proiectul a dezvoltat și instrumente de factorizare distribuită folosind NVIDIA cuBLASMp și cuSOLVERMp. Acestea examinează partiții selectate ale stării stocate pentru a determina câtă informație trebuie păstrată într-o reprezentare mai compactă, creând o cale de testare a metodelor de simulare aproximativă prin compararea lor cu o referință detaliată bazată pe vectorul de stare.

În cazurile mici de validare a circuitelor compacte desfășurate la centrul de cercetare, calculele independente bazate pe vectorul de stare și pe rețeaua tensorială au dat rezultate concordante pentru probabilitățile de măsurare, cu o precizie de aproximativ 10⁻¹³, atunci când pragul de trunchiere al rețelei tensoriale a fost redus, a relatat echipa. Rulările mai mici servesc drept reper pentru estimarea necesarului de GPU-uri și a bugetelor de ore-GPU înainte de alocarea timpului de supercalcul, iar echipa a spus că aceeași abordare poate sprijini studii viitoare cu modele diferite de scurgere, planificări diferite ale circuitelor și protocoale diferite de corectare a erorilor, fiecare verificat la o scară gestionabilă înainte de extinderea la configurații mai mari.