輝達以歐洲最大超級電腦完成 104 量子位元容錯模擬，股價因「破紀錄」上漲
輝達（NVIDIA）19 日在柏林 GTC 大會宣布，利用德國尤利希超級電腦中心（Jülich Supercomputing Centre）的 JUPITER 超級電腦，完成 104 量子位元的容錯量子運算模擬。輝達表示，這是目前規模最大、細節最完整的容錯量子處理器模擬，過去從未有模擬如此精細重現量子處理器運作。
JUPITER 是歐洲第一台百京級（exascale）超級電腦，本次模擬動用 8,192 顆輝達 GH200 GPU，核心目標是驗證「魔術態培育」（magic state cultivation）。這種容錯量子運算方法所需的實體量子位元，比過去方法少約 90%。
量子位元在物理極限下運作，控制過程無可避免會產生雜訊並引發錯誤。要在雜訊下正確運算，必須仰賴「魔術態」這種特定的量子位元排列，且運算會持續消耗。傳統魔術態蒸餾流程可能占用整台量子電腦 90%~95% 實體量子位元，魔術態培育改採規模更小的局部法，可大幅縮減打造實用量子電腦所需的硬體。
尤利希曾與輝達合作，JUPITER 模擬 50 量子位元的量子電腦，但當時是在理想無雜訊下進行。本次則納入接近真實硬體的雜訊，包括相干相位錯誤，以及超導量子位元跳脫運算能階的「洩漏」現象，讓研究員打造硬體前就能預測並改良設計，減少反覆試錯。輝達認為，這可望將實用量子電腦的開發時程縮短數年，加速藥物開發、金融建模與材料科學等應用。
由於模擬所需記憶體會隨量子位元數量呈指數成長，團隊先在輝達加速量子研究中心（NVAQC）GB200 NVL72 系統開發測試，將規模從四顆 GPU 逐步擴展到數百顆，再移至 JUPITER 執行，讓原需數週的模擬縮短為數天。軟體則採 cuQuantum 與 CUDA-Q 平台。
輝達執行長黃仁勳表示，實用量子運算需要極複雜的容錯系統，了解大規模行為是關鍵，而這項成果顯示量子處理器與 GPU 超級電腦能攜手突破研究瓶頸。尤利希超級電腦中心主任 Kristel Michielsen 也指出，與輝達合作有助科學家針對最有機會實現實用應用的設計，做出更有依據的決策。
容錯量子運算近期進展密集，Google Quantum AI 16 日才在《Science》期刊發表，首度 Willow 處理器以實體硬體實現魔術態培育；Quantinuum 也在 19 日宣布，旗下 Helios 系統創下量子錯誤更正的新紀錄。輝達並不製造量子電腦，而是以 GPU 與軟體平台和量子業者合作，市場紛紛關注 cuQuantum 與 CUDA-Q 能否像 CUDA 之於深度學習，成為量子產業的標準開發環境。消息公布後，輝達股價 19 日盤中上漲約 2% 達約 218 美元。
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（首圖來源：輝達）