NVIDIA ו-Jülich הריצו סימולציית תיקון שגיאות של 104 קיוביטים על JUPITER

NVIDIA ומרכז מחשוב־העל Jülich בגרמניה דיווחו ב-19 באוקטובר על סימולציה של פרוטוקול תיקון שגיאות קוונטי עם 104 קיוביטים לוגיים. הריצה בוצעה על מחשב־העל JUPITER באמצעות 8,192 מאיצי NVIDIA GH200, כלי CUDA-Q וספריית cuQuantum. חשוב לדייק: החישוב כולו נעשה על חומרה קלאסית. החוקרים לא הפעילו מחשב קוונטי בן 104 קיוביטים.

הניסוי עסק ב-magic-state cultivation, שיטה להכנת מצבים מיוחדים הדרושים לביצוע שערים לוגיים מסוימים במחשב קוונטי מתוקן־שגיאות. מצבים כאלה רגישים לרעש, ולכן הכנתם דורשת קוד תיקון שגיאות ותהליך שמזהה ריצות שנכשלו. הקבוצה סימלה גם שגיאות פאזה עקביות ודליפה של קיוביטים מחוץ למרחב החישוב, ולא רק רעש אקראי פשוט.

למה נדרש מחשב־על

סימולציה מלאה של 104 קיוביטים דורשת לעקוב אחר 35.2 טריליון אמפליטודות מרוכבות. לפי NVIDIA, הריצה השתמשה ב-512 TiB של זיכרון GPU מבוזר. החלוקה על פני אלפי מאיצים נועדה לאפשר לחוקרים לבדוק את הפרוטוקול כיחידה אחת, במקום להסתפק בחלקים קטנים שלו או בקירובים שמאבדים מידע על מצבים מסוימים.

NVIDIA מציגה את הריצה כסימולציה המקיפה הגדולה מסוגה. החברה גם טוענת ש-magic-state cultivation עשויה להשתמש בכ-90% פחות קיוביטים פיזיים לעומת שיטות distillation קודמות. שני הנתונים מגיעים מהחברה ומהצוות השותף לפרויקט. הם עדיין אינם השוואה עצמאית בין מחשבים קוונטיים אמיתיים, משום שהניסוי לא כלל חומרת קיוביטים.

כדי לבדוק שהיישום המקבילי אינו משנה את התוצאה, הצוות הריץ מקרים קטנים יותר והשווה בין חישוב state-vector לבין חישוב tensor-network. לפי הפוסט הטכני, הסתברויות הקבלה התאימו ברמה של בערך 10 בחזקת מינוס 13. זו בדיקת עקביות של קוד הסימולציה במקרים שניתן להשוות, לא אימות של ביצועי קיוביטים פיזיים.

המשמעות למחקר קוונטי

הערך המיידי הוא האפשרות לבדוק קוד, מודלי רעש ופרוטוקולי בקרה לפני שקיימת חומרה קוונטית בקנה המידה הדרוש. צוותי מחקר יכולים לחפש נקודות כשל, לשנות פרמטרים ולמדוד שיעורי קבלה בלי להמתין למכונה עם מאות או אלפי קיוביטים באיכות מספקת. כך ניתן גם להכין מראש רכיבי תוכנה למערכות היברידיות שבהן מחשב קלאסי מנהל ומפענח תוצאות ממעבד קוונטי.

יש גם גבול ברור למה שניתן להסיק. סימולציה מדויקת ככל שתהיה נשענת על מודל רעש שנבחר מראש. חומרה אמיתית יכולה לסבול מתופעות שלא נכללו בו, מחיבורים מוגבלים ומקצב מדידה שונה. הריצה אינה מראה שהפרוטוקול כבר עובד במעבד קוונטי, שהיא זולה מספיק להפעלה שוטפת או שהיא מספקת יתרון חישובי על מערכת קלאסית.

הפרסום אינו כולל מאמר שעבר ביקורת עמיתים או שחזור בלתי תלוי של הריצה המלאה. הנתונים שכן פורסמו נותנים לקהילה תיאור טכני של החלוקה, הזיכרון ובדיקות העקביות. השלב הבא יהיה לבדוק את אותו פרוטוקול מול חומרה קוונטית מתקדמת יותר ולראות אילו הנחות של הסימולציה נשארות תקפות כאשר הרעש מגיע ממכשיר פיזי.