NVIDIA llevó a cabo una simulación de un procesador cuántico de 104 cúbits en su supercomputador JUPITER, ubicado en el Centro de Supercomputación de Jülich. Este experimento busca analizar el ruido y los errores que podrían presentarse en el hardware real, un avance significativo en la computación cuántica tolerante a fallos.
Avances en la simulación cuántica
El trabajo se realizó sin un procesador cuántico físico, utilizando GPU para replicar el comportamiento de un sistema cuántico. Esta simulación es considerada por la empresa como un logro único en cuanto a escala y detalle, ya que incorpora fallos realistas que afectan las operaciones de cálculo.
Para llevar a cabo esta simulación, se usó JUPITER, el primer supercomputador a exaescala de Europa, que cuenta con superchips NVIDIA GH200. Los cúbits son muy sensibles a perturbaciones, lo que puede introducir errores en los cálculos. La computación cuántica tolerante a fallos busca mantener la precisión pese a esos ruidos, aunque esto requiere recursos adicionales.
La técnica de cultivo de estados mágicos
NVIDIA implementó una técnica conocida como cultivo de estados mágicos, que ayuda a reducir el número de cúbits físicos necesarios para generar estos estados críticos. Según la compañía, este método puede requerir un 90% menos de cúbits que los enfoques anteriores. La simulación en JUPITER consideró 104 cúbits y errores realistas, lo que representa un avance respecto a investigaciones previas que solo simularon 50 cúbits sin ruido.
“La computación cuántica útil requerirá sistemas tolerantes a fallos extraordinariamente complejos, y entender cómo se comportan a escala es esencial para construirlos. Nuestros resultados en Jülich muestran cómo los procesadores cuánticos y los supercomputadores con GPU pueden trabajar juntos para abordar investigaciones que de otro modo estarían fuera de alcance.”
— Jensen Huang, fundador y CEO de NVIDIA
Desarrollo y pruebas previas
Antes de utilizar JUPITER, los investigadores probaron sus métodos en un sistema NVIDIA GB200 NVL72 en el Centro de Investigación Cuántica Acelerada de NVIDIA. Comenzaron con cuatro GPU y escalaron a cientos, lo que permitió optimizar el proceso de simulación y reducir el tiempo de preparación del proyecto.
Kristel Michielsen, directora del Centro de Supercomputación de Jülich, subrayó la importancia de contar con una infraestructura tan avanzada para estudiar diseños cuánticos complejos. Ella afirmó que esta colaboración con NVIDIA está ayudando a los científicos a tomar decisiones más informadas sobre arquitecturas con potencial para aplicaciones prácticas.
“La inversión de Europa en JUPITER permite a los investigadores estudiar cuestiones que anteriormente estaban fuera de su alcance.”
— Kristel Michielsen, directora del Centro de Supercomputación de Jülich
A medida que los sistemas cuánticos continúan creciendo, la necesidad de simulaciones precisas se vuelve más crítica. Sin embargo, simular cúbits en GPU no sustituye a los computadores cuánticos. Cada cúbit adicional en una simulación clásica duplica la memoria necesaria, lo que hace que escenarios complejos pronto queden fuera del alcance, a diferencia de un procesador cuántico que puede manejar esos estados sin el mismo costo de memoria.
Fuente: Pisapapeles
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