A kvantumszámítógép-szimuláció, amiről senki sem beszél

Képzeld el: tudósok megalkottak egy olyan kvantumszámítógépet, ami csak a fejükben létezik. És mindezt a JUPITER nevű európai szuperszámítógépen tették, ami nemrég indult el. Európa első exascale gépe.

Ez nem tréfa. Lássuk, miért nagy dolog.

Miért kell szimulálni a szupergépet?

A valódi kvantumszámítógépek még gyerekcipőben járnak. Erősek, de instabilak, és csak pár helyszínen érhetők el. Hogyan teszteljük az új kvantumalgoritmusokat? Szimulációval, normál gépeken.

Ugyanaz, mint a pilóták repülőszimulátora. Nem adnak igazi 747-est gyakorlásra. Előbb virtuálisan repülnek.

Ezek az algoritmusok megoldják a logisztikai rejtvényeket – hogyan pakoljunk dobozokat –, kémiai molekulákat jósolnak meg, vagy pénzügyi portfóliókat optimalizálnak. Praktikus cuccok.

Az explodáló nehézség

A szimuláció exponentially nehezedik minden új qubit hozzáadásával.

Egy qubit? Piti. Harminc? Még bírja egy jó gép. Ötven? Kell hozzá 2 petabájt memória. Ez 2 millió gigabájt. Egy átlagos laptopban 500 gigabájt van – szóval 4000 laptopnyi kell tökéletes összhangban.

Ötven qubitnél több mint 2 billió bonyolult számot kell egyszerre kezelni, szinkronban ezer processzoron. Egyetlen hiba, és kész a baj.

Mintha 2 billió emberrel beszélgetnél, mindenki egyszerre, szó szerint.

A trükk: GPU és CPU kéz a kézben

Hogyan sikerült a JUPITER-nek? Okosan csalással.

Az NVIDIA GH200 Superchipjei összekötik a CPU-kat (gondolkodó chipek) és GPU-kat (matek-szörnyek). Ha a GPU memóriája tele van, adatokat dob a CPU memóriájába gyorsaság nélkül.

Szakértők átírták a JUQCS nevű szoftvert erre. Plusz nyolcszoros tömörítést alkalmaztak byte-encodinggel – kevesebb helyre fér ugyanaz az infó, mint "kb." helyett "approximately".

Nem csak hencegés

Ez a szimuláció olyan kérdéseket old meg, amikre valódi kvantumgép még képtelen. Bepillantás a jövőbe.

Más kutatók a JUNIQ-n keresztül használhatják. Lesz belőle mérce: "A te géped gyorsabb, mint az 50 qubitet szimuláló?"

A lényeg

Ami igazán lenyűgöz: hardver és szoftver együtt született. NVIDIA és a jülichi kutatók a JUPITER építése alatt dumáltak. Csapatmunka, nem utólagos szerencsére.

Ez a szemlélet fontosabb, mint a rekord. Mert ha előbb értjük a kvantumot, a valódi gépek jobbak lesznek. Lassú, kitartó munka – de ez viszi előre a tudományt.

Jó felkészülés a holnapra.