رکوردشکنی ابرکامپیوتر اگزامقیاس JUPITER در شبیه‌سازی کوانتومی ۵۰ کیوبیتی

رکوردشکنی در شبیه‌سازی کوانتومی

این دستاورد مهم حاصل تلاش مشترک محققان مرکز ابرکامپیوتر Jülich (JSC) و متخصصان شرکت انویدیا است. رکورد جدید شبیه‌سازی ۵۰ کیوبیتی، از رکورد قبلی ۴۸ کیوبیتی که پیش‌تر توسط همین محققان در Jülich ثبت شده بود، پیشی می‌گیرد و قدرت گسترده سیستم جدید JUPITER را که در ماه سپتامبر راه‌اندازی شد، به وضوح نشان می‌دهد.

شبیه‌سازی مدارهای کوانتومی بر روی سیستم‌های کلاسیک به شدت دشوار است؛ زیرا هر کیوبیت اضافه شده، میزان حافظه موردنیاز و در پی آن نیازهای محاسباتی را دو برابر می‌کند و این موضوع می‌تواند پیشرفته‌ترین سخت‌افزارها را نیز به سرعت تحت فشار قرار دهد. با این حال، موفقیت JUPITER این محدودیت‌ها را به چالش کشیده است.

فناوری پیشرفته: شبیه‌ساز JUQCS-50

در این پیشرفت از نسخه جدید شبیه‌ساز توسعه‌یافته توسط این تیم با نام JUQCS-50 استفاده شده است. این شبیه‌ساز از یک معماری حافظه ترکیبی منحصر به فرد بهره می‌برد که در ابرچیپ‌های انویدیا GH200 تعبیه شده است.

این معماری پیشرفته امکان انتقال داده‌ها را با کمترین میزان کاهش عملکرد، بین حافظه پردازنده گرافیکی (GPU) و حافظه پردازنده مرکزی (CPU) فراهم می‌کند که عاملی کلیدی در دستیابی به این مقیاس شبیه‌سازی بوده است.

اهمیت علمی و کاربردهای آینده

پرفسور «هانس دِ رائِت»، محقق اصلی این پژوهش از Jülich، ضمن تأکید بر اهمیت این موفقیت، اظهار داشت:

«با JUQCS-50، ما می‌توانیم کامپیوترهای کوانتومی عمومی را با دقت بالا شبیه‌سازی کرده و سوالاتی را که هیچ پردازنده کوانتومی موجود نمی‌تواند هنوز حل کند، بررسی کنیم.»

شبیه‌سازی کامپیوترهای کوانتومی به عنوان یک میدان آزمایش حیاتی برای فناوری‌های کوانتومی آینده عمل می‌کند. دانشمندان با استفاده از این تکنیک می‌توانند روش‌های مدل‌سازی مولکولی، مانند حل‌کننده مقادیر ویژه کوانتومی (VQE)، و رویکردهای بهینه‌سازی پیچیده را آزمایش و بررسی کنند.

این دستاورد جدید محققان JUPITER به عنوان یک گام تعیین‌کننده به سوی آزمایش الگوریتم‌های کوانتومی در مقیاس کامل با استفاده از سیستم‌های کلاسیک یاد شده است که می‌تواند زمینه را برای پیشرفت‌های سریع‌تر در این حوزه فراهم آورد.

دسترسی عمومی و نقش JUNIQ

شبیه‌سازی جدید به زیرساخت یکپارچه Jülich برای محاسبات کوانتومی، موسوم به JUNIQ، اضافه خواهد شد. این امر دسترسی محققان و شرکت‌های خارجی را به این ابزار قدرتمند فراهم می‌سازد.

انتظار می‌رود شبیه‌ساز JUQCS-50 در آینده هم به عنوان یک موتور تحقیقاتی پیشرو و هم به عنوان معیاری استاندارد برای ارزیابی ابرکامپیوترهای نسل بعدی در حوزه کوانتوم عمل کند.