Auf Europas erstem Exascale-Supercomputer JUPITER am Forschungszentrum Jülich ist eine Simulation gelungen, die einen fehlertoleranten Quantenprozessor mit 104 Qubits samt realistischen Hardwarefehlern nachbildet. Nach den Angaben der beteiligten Seite wurde damit auch die Methode der sogenannten Magic-State-Cultivation bestätigt.
Die Rechnung lief auf 8192 NVIDIA-GH200-Grafikprozessoren beziehungsweise Grace-Hopper-Superchips. JUPITER wird in der Beschreibung als Supercomputer mit mehr als einer Trillion Rechenoperationen pro Sekunde bezeichnet.
Bei der Simulation ging es nicht um ein ideales, fehlerfreies Modell, sondern um typische Störungen, wie sie bei realer Hardware auftreten. Das ist für die Quanteninformatik relevant, weil Qubits sehr empfindlich auf Rauschen reagieren und für verlässliche Berechnungen meist mit Fehlerkorrektur zusammengeführt werden müssen.
Nach den Angaben aus dem Beitrag kann die Methode den Bedarf an physikalischen Qubits um rund 90 Prozent senken. Das würde den Bau künftiger Quantenprozessoren prinzipiell erleichtern, ist aber zunächst ein Ergebnis der Simulation und kein Nachweis auf realer Hardware.
Jensen Huang, Gründer und Chef von NVIDIA, verwies in dem Zusammenhang auf die technische Hürde: „nützliches Quantencomputing extrem komplexe fehlertolerante Systeme erfordere und das Verständnis ihres Verhaltens im großen Maßstab entscheidend sei.“ Kristel Michielsen vom Jülich Supercomputing Centre sagte, Europas Investition in JUPITER ermögliche es Forschenden, Fragen zu untersuchen, die zuvor außerhalb der Reichweite lagen.
Der Beitrag beschreibt den Rechenlauf auch als Schritt, um Fehlerkorrekturstrategien und das Verhalten großer Systeme vor dem Bau teurer Quantenhardware zu testen. Als mögliche Anwendungsfelder nennt er Materialforschung, Finanzmodellierung und Medikamentenentwicklung. Zugleich bleibt offen, wie weit sich die Ergebnisse auf reale Maschinen übertragen lassen; der Text weist selbst darauf hin, dass Simulationen nicht alle Effekte echter Hardware erfassen können und weitere experimentelle Bestätigung nötig ist.
