Kvante-simuleringens stille revolution på Jupiters superkraft

Forestil dig det her: Forskere har lige simuleret en kvantecomputer, der ikke findes i virkeligheden. Og det hele løb på JUPITER – Europas første exaskala-supercomputer, der først er gået i gang.

Det lyder måske som sci-fi, men det er ren videnskab. Her er grunden til, at det er stort.

Hvorfor vi laver falske kvantecomputere

Ægte kvantecomputere er stadig i startfasen. De er stærke, men ustabile og svære at få fat i. Kun få steder på kloden har dem.

Så hvordan tester man nye kvanteideer? Man simulerer dem på almindelige computere først.

Tænk på flysimulatorer til piloter. Du giver ikke en nybegynder et rigtigt fly. Du lader dem øve i en virtuel version. Præcis det samme gælder her. Forskere tester algoritmer inden hardware er klar.

Disse algoritmer løser rigtige problemer: Bedste rute for fragtsendelser, molekylers bevægelser i kemi eller optimale investeringer i finans. Praktisk og brugbart.

Den eksponentielle udfordring, alle undrer sig over

Her bliver det vildt. Jo flere kvantebits (qubits), jo vildere bliver simulationen.

En qubit? Let som en leg. 30 qubits? Går fint på en god maskine. 50 qubits? Kræver 2 petabyte hukommelse. Det er 2 millioner gigabytes. En laptop har typisk 500 GB. Du skulle bruge 4000 laptops – synkroniseret perfekt.

Simulationen skal holde styr på over 2 kvadrillioner komplekse tal på én gang. Alt skal matche på tværs af tusindvis af processorer. Én fejl, og det hele krakelerer.

Ligesom at styre en kor med 2 kvadrillioner syngere. Én falsk tone, og kaos.

Den smarte løsning: GPU og CPU i perfekt samspil

Hvordan lykkedes det på JUPITER? Med NVIDIA's GH200 Superchips. De linker CPU'er (tænkeprocessorer) og GPU'er (matematik-muskler).

Tricket? Når GPU'en løber tør for plads, flytter systemet data til CPU'ens hukommelse uden at sakke farten. Som et skrivebord med en nærliggende reol – du griber bare det næste, uden pause.

Forskerne tilpassede deres software, JUQCS, til denne hybrid-metode. Plus, de komprimerede data med faktor otte via byte-kodning. Det er som at skrive "ca." i stedet for "cirka" – samme info, mindre plads.

Mere end et rekordbrud

Denne simulation kræver mere end nutidens kvantecomputere kan levere. Det er et glimt af fremtiden.

Andre forskere får adgang via JUNIQ. Det bliver et værktøj til at måle supercomputere: "Kan din maskine slå 50-qubit-simuleringen?"

Det store billede

Det fedeste? Hardware og software er udviklet hånd i hånd fra starten. NVIDIA og Jülich-forskerne samarbejdede under JUPITERs opbygning. Ikke efter – men med.

Det samarbejde er måske endnu vigtigere end rekordet selv.

Vi simulerer fremtidens kvantekraft for at forstå den bedre. Methodisk arbejde, der baner vejen. En smart måde at gøre os klar på.