辽宁
当地时间10月19日，英伟达宣布，其研究团队与德国于利希超级计算中心合作，在超级计算机JUPITER上完成了一项容错量子计算系统模拟。该模拟覆盖104个物理量子比特，英伟达称其为迄今规模最大的容错量子计算系统综合模拟，并验证了被称为“魔态培育”（magic state cultivation）的技术路线。英伟达表示，相较于此前方法，该路线所需的物理量子比特数量可减少约90%。
此次模拟调用JUPITER上的8192块英伟达GH200 GPU。JUPITER由于利希超级计算中心建设，是欧洲首台百亿亿次（Exascale）超级计算机，在2026年6月发布的TOP500全球超级计算机排行榜中，其加速分区JUPITER Booster位列全球第五。据英伟达披露，位于英伟达加速量子研究中心（NVAQC）的GB200 NVL72系统承担前期开发与验证任务，研究团队先将测试从4块GPU扩展至数百块，再迁移至JUPITER的8192块GPU。这一安排使原本需要数周的计算缩短至数天，也为团队有效利用JUPITER的百亿亿次算力作了准备。
量子比特极易受到环境噪声干扰，容错量子计算的核心，是用多个物理比特编码一个逻辑比特，并在计算过程中持续检测和纠正错误。除纠错之外，通用量子计算还需要执行非Clifford操作，而这类操作依赖一种特殊资源——魔态。魔态的制备效率直接影响系统的资源开销。传统方案多采用魔态蒸馏，通过多轮操作反复提纯魔态，代价是占用大量物理比特与操作步骤。魔态培育则先在小码距的纠错码中制备并检查魔态，再逐步扩大码距，使其达到所需精度。
据英伟达公布的技术资料，本次模拟的协议从码距为3的色码起步，借助新设计的flag测量（一种用于标记潜在故障的辅助测量手段）识别有害故障，随后扩展为码距为7的色码与表面码混合结构，并完成后续纠错轮次和读出。104个物理比特的统计口径，涵盖整个序列中使用的数据比特与辅助比特。
与早期理想条件下的模拟不同，本次建模引入了相干相位误差和泄漏效应。泄漏是指超导量子比特偏离常用的两个计算能级，研究团队因此对部分物理位点按三个能级建模，使模拟复杂度明显上升，也更接近真实硬件的误差表现。为承载这一计算，团队采用英伟达cuQuantum软件和CUDA-Q平台的容错逻辑层，并通过新的电路表示与执行工具压缩状态存储：在8192块GPU的配置下，一个45位编码寄存器表示约35.2万亿个复振幅；采用双精度时，量子态本身占用512 TiB分布式GPU显存，平均每块GPU约64 GiB。
“有用的量子计算需要极其复杂的容错系统，理解这类系统在规模化运行中的表现，是建造它们的前提。”英伟达创始人兼首席执行官黄仁勋表示，于利希的成果表明，量子处理器与GPU超级计算机能够协同完成原本难以触及的研究，从而加速变革性量子应用的探索。
于利希超级计算中心总监Kristel Michielsen表示，欧洲对JUPITER的投入，使研究人员得以研究此前无法触及的问题；与英伟达的合作把这一能力延伸到量子计算领域，有助于科学家就最有可能催生实用应用的设计作出更有依据的判断。
需要指出的是，此次成果是对容错量子计算系统的经典模拟验证，并非量子硬件层面的纠错实验。其意义在于，让研究人员在制造硬件之前，以接近真实的噪声模型评估和优化设计，减少反复试制的时间与成本。英伟达称，此类模拟有望将可行量子计算机的研发路径缩短数年。此前，于利希的研究团队曾在理想、无噪声条件下完成50个量子比特的模拟；本次将规模提升至104个比特，并将真实噪声纳入考量。
英伟达表示，相关方法可进一步用于不同的泄漏模型、电路调度和纠错协议。研究团队可在较小规模上先行验证，再据此估算更大规模实验所需的显存与GPU机时。相关技术细节已通过CUDA-Q项目博客公布，并将在柏林GTC大会期间进一步介绍。
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