ابرکامپیوتر اگزامقیاس اروپا، JUPITER، موفق شد رکورد جهانی شبیهسازی کوانتومی را بشکند و برای اولین بار شبیهسازی کامل یک کامپیوتر کوانتومی 50 کیوبیتی عمومی را انجام دهد. این دستاورد نتیجه همکاری محققان مرکز ابرکامپیوتر Jülich (JSC) و متخصصان انویدیا است و رکورد قبلی 48 کیوبیتی که توسط همین محققان ثبت شده بود را ارتقا میدهد.
برای دستیابی به این موفقیت، از شبیهساز جدید این مرکز، JUQCS-50، استفاده شد که مبتنی بر معماری حافظه ترکیبی ابرچیپهای انویدیا GH200 طراحی شده است. این معماری اجازه میدهد دادهها از حافظه GPU به حافظه CPU منتقل شوند بدون کاهش محسوس عملکرد، موضوعی که در شبیهسازیهای کوانتومی حیاتی است.
اهمیت این پیشرفت:
پرفسور «هانس دِ رائِت»، محقق اصلی این پروژه، توضیح میدهد:
«با JUQCS-50 قادر هستیم کامپیوترهای کوانتومی عمومی را با دقت بالا شبیهسازی کنیم و مسائلی را بررسی کنیم که هیچ پردازنده کوانتومی موجود هنوز نمیتواند حل کند.»
نظر من: این پیشرفت نشان میدهد که ابرکامپیوترهای اگزامقیاس و شبیهسازهای کوانتومی، نقش حیاتی در آمادهسازی زمینۀ تحقیقات آینده هوش مصنوعی کوانتومی و پردازشهای پیچیده علمی دارند. شکستن رکورد 50 کیوبیت نه تنها یک دستاورد فنی است، بلکه افقهای تازهای برای حل مسائل محاسباتی پیچیده و شبیهسازی دقیق سیستمهای کوانتومی باز میکند و میتواند مسیر توسعه فناوریهای کوانتومی را سرعت بخشد.
شبیهسازی کامپیوترهای کوانتومی؛ پلی به سوی فناوریهای آینده
شبیهسازی کامپیوترهای کوانتومی بهعنوان یک محیط آزمایشی برای توسعه فناوریهای کوانتومی عمل میکند. دانشمندان با استفاده از این روش میتوانند الگوریتمهای مدلسازی مولکولی، از جمله حلکنندههای مقادیر ویژه کوانتومی (VQE) و روشهای بهینهسازی پیچیده، را بررسی کنند و کارایی آنها را در شرایط مختلف بسنجند.
با این حال، شبیهسازی مدارهای کوانتومی روی سیستمهای کلاسیک چالش بزرگی است؛ هر کیوبیت اضافه به طور تصاعدی نیاز به حافظه و توان محاسباتی را افزایش میدهد و حتی سختافزارهای پیشرفته را تحت فشار قرار میدهد. دستاورد اخیر محققان ابرکامپیوتر JUPITER گامی تعیینکننده در این مسیر محسوب میشود، زیرا امکان آزمایش الگوریتمهای کوانتومی در مقیاس کامل با سیستمهای کلاسیک را فراهم میکند و زمینه را برای پیشرفتهای سریعتر فناوریهای کوانتومی هموار میسازد.
شبیهسازی جدید به زیرساخت یکپارچه JUNIQ در مرکز Jülich اضافه خواهد شد و به محققان و شرکتهای خارجی امکان دسترسی میدهد. انتظار میرود JUQCS-50 نه تنها بهعنوان یک موتور تحقیقاتی عمل کند، بلکه به معیاری برای سنجش توان ابرکامپیوترهای نسل آینده تبدیل شود.
این پیشرفت نشاندهنده یک جهش مهم در تعامل بین محاسبات کلاسیک و کوانتومی است. توانایی شبیهسازی دقیق 50 کیوبیت روی سختافزار کلاسیک میتواند مسیر توسعه الگوریتمها و فناوریهای کوانتومی را تسریع کند و به محققان کمک کند تا محدودیتهای سیستمهای فعلی را بهتر درک کرده و راهکارهای نوآورانه ارائه دهند.