انویدیا با استفاده از 90 درصد کیوبیت کمتر، نقطه عطف جدید محاسبات کوانتومی را نقض می کند - و اکنون می تواند کشف دارو، مدل سازی مالی و موارد دیگر را بهبود بخشد.
انویدیا 104 کیوبیت را در مشتری شبیه‌سازی کرد و یک تکنیک محاسباتی کوانتومی را تأیید کرد که طبق گزارش‌ها نیاز فیزیکی کیوبیت را تا 90 درصد تحت نویز واقعی کاهش می‌دهد.
انویدیا 104 کیوبیت را با استفاده از JUPITER، اولین ابررایانه مقیاس بزرگ اروپا شبیه سازی می کند.
طبق گزارش ها، این تکنیک نیاز فیزیکی کیوبیت را تا 90 درصد کاهش می دهد.
کشت حالت جادویی می‌تواند تقاضای سخت‌افزار برای محاسبات کوانتومی تحمل‌پذیر خطا را کاهش دهد محققان انویدیا یک سیستم محاسباتی کوانتومی 104 کیوبیتی را در ژوپیتر، اولین ابررایانه مقیاس اگزا اروپا شبیه‌سازی کرده‌اند که تکنیکی را تأیید می‌کند که به 90 درصد کیوبیت‌های فیزیکی کمتر نیاز دارد.
این آزمایش در مرکز ابر محاسباتی یولیخ آلمان انجام شد، جایی که محققان چگونگی عملکرد قابل اعتماد سیستم‌های محاسباتی کوانتومی را بررسی کردند.
این تیم کشت حالت جادویی را بررسی کرد، رویکردی برای محاسبات کوانتومی تحمل‌پذیر خطا که می‌تواند منابع فیزیکی مورد نیاز برای محاسبات پیچیده را کاهش دهد.
تکنیک جدید نیازهای سخت افزاری محاسبات کوانتومی را کاهش می دهد
پردازنده‌های کوانتومی در برابر تداخل محیطی آسیب‌پذیر هستند، که باعث ایجاد خطا می‌شود و با بزرگ‌تر شدن سیستم‌ها، محاسبات دقیق را به طور فزاینده‌ای دشوار می‌کند.
محققان در حال توسعه روش‌های تحمل خطا برای رسیدگی به این مشکلات هستند که به رایانه‌های کوانتومی امکان می‌دهد با وجود خطاهایی که بر اجزای فیزیکی فردی تأثیر می‌گذارند، دقت محاسباتی خود را حفظ کنند.
یک رویکرد شامل تولید منابع کوانتومی آماده شده به نام حالت های جادویی است که در طول عملیات مورد نیاز برای محاسبات کوانتومی مقاوم به خطا مصرف می شود.
تولید این منابع مستلزم ظرفیت محاسباتی قابل توجهی است که باعث می شود پیشرفت در آماده سازی آنها برای کاهش نیازهای سخت افزاری سیستم های کوانتومی مفید مهم باشد.
شبیه‌سازی انویدیا، کشت حالت جادویی را مورد بررسی قرار داد و نویز سخت‌افزاری واقع‌گرایانه را در خود جای داد، که به محققان اجازه می‌داد خطاهایی را بررسی کنند که شبیه‌سازی‌های قبلی انجام شده در شرایط ایده‌آل نمی‌توانستند به اندازه کافی نشان دهند.
جنسن هوانگ، مدیرعامل و موسس انویدیا، گفت: «محاسبات کوانتومی مفید به سیستم‌های فوق‌العاده پیچیده و مقاوم در برابر خطا نیاز دارد و درک نحوه رفتار آنها در مقیاس برای ساخت آنها ضروری است.
"نتایج ما از Jülich نشان می‌دهد که چگونه پردازنده‌های کوانتومی و ابررایانه‌های GPU می‌توانند برای مقابله با تحقیقاتی که در غیر این صورت دور از دسترس بودند، با هم کار کنند و کشف برنامه‌های کوانتومی دگرگون‌کننده را تسریع بخشند."
تحقیقات قبلی در Jülich 50 کیوبیت را در شرایط ایده‌آل شبیه‌سازی کرد، در حالی که آخرین آزمایش نویز سخت‌افزاری واقعی را در خود جای داد.
با این وجود، این آزمایش از زیرساخت محاسباتی کلاسیک برای شبیه سازی عملیات کوانتومی به جای آزمایش این تکنیک بر روی یک پردازنده کوانتومی فعال استفاده کرد.
Jupiter شبیه سازی کوانتومی در مقیاس بزرگ را امکان پذیر می کند
JUPITER که در نوردراین-وستفالن آلمان واقع شده است، ظرفیت محاسباتی مورد نیاز برای مدل‌سازی عملیات کوانتومی پیچیده‌ای را که سیستم‌های معمولی برای شبیه‌سازی آن تلاش می‌کنند، فراهم می‌کند.
این ابررایانه از پردازنده‌های Nvidia GH200 برای آزمایش استفاده کرد و محققان روش‌های خود را به 8192 پردازنده گرافیکی مقیاس‌بندی کردند.
قبل از حرکت به مشتری، این تیم روش‌های شبیه‌سازی خود را با استفاده از سیستم GB200 NVL72 انویدیا در مرکز تحقیقات کوانتومی شتاب‌دهنده این شرکت توسعه داده و آزمایش کردند.
محققان آزمایش‌های اولیه خود را از چهار پردازنده گرافیکی به صدها پردازنده گسترش دادند و قبل از به کارگیری روش‌ها در دستگاه بزرگ‌تر، عملکرد و دقت را ارزیابی کردند.
این آماده‌سازی‌ها شبیه‌سازی‌هایی را که قبلا به چند هفته نیاز داشت تا فقط چند روز کاهش داد و به محققان کمک کرد از منابع محاسباتی مشتری به‌طور کارآمدتر استفاده کنند.
این تیم همچنین از نرم‌افزار cuQuantum انویدیا و پلتفرم CUDA Q برای شبیه‌سازی مدارهای کوانتومی و نمایش عملیات مربوط به کشت حالت جادویی استفاده کردند.
نتایج می تواند به محققان کمک کند تا طرح های پردازنده کوانتومی را قبل از ساخت سخت افزار ارزیابی کنند و به طور بالقوه نیاز به آزمایش های فیزیکی پرهزینه را در طول توسعه کاهش دهند.
با این حال، نتیجه انویدیا یک شبیه‌سازی باقی می‌ماند، و کار آزمایشی بیشتر باید مشخص کند که آیا این تکنیک مزایای مشابهی را بر روی سخت‌افزار کوانتومی واقعی ارائه می‌دهد یا خیر.
متن اصلی (انگلیسی)
Nvidia breaches new quantum computing milestone, using 90% fewer qubits — and it could now improve drug discovery, financial modeling and more
Nvidia simulated 104 qubits on JUPITER, validating a quantum computing technique that reportedly reduces physical qubit requirements by 90% under realistic noise.