2026年10月19日——NVIDIA今日宣布，在欧洲首台百亿亿级超级计算机JUPITER上完成了一项创纪录的量子计算模拟，使研究人员能够全面探索并验证魔法态培育——这是一种领先的容错量子计算路径，所需量子比特比此前方法少90%。

该104量子比特模拟在位于于利希超级计算中心的NVIDIA GH200超级芯片系统上运行，是迄今规模最大的容错量子处理器综合性模拟，模拟了真实量子处理器如何在创纪录规模下执行容错计算。

这种保真度水平为研究人员提供了所需的数据和工具，以便在构建未来设计之前预测其性能——减少对硬件试错的依赖，并加速在药物发现、金融建模和材料科学等领域实现实用量子应用的进程。

“有用的量子计算将需要极其复杂的容错系统——而理解这些系统在大规模下的行为，对于构建它们至关重要，”NVIDIA创始人兼首席执行官Jensen Huang表示。“我们从于利希取得的成果表明，量子处理器和GPU超级计算机可以如何协同工作，以攻克原本无法触及的研究——加速变革性量子应用的发现。”

“欧洲对JUPITER的投资使研究人员能够探究此前无法触及的问题，”于利希研究中心（Forschungszentrum Jülich）于利希超级计算中心主任Kristel Michielsen表示。“与NVIDIA合作，我们正在将这种能力引入量子计算——帮助科学家就最有可能带来实用应用的设计做出更明智的决策。”

减少实用量子计算所需资源
由于量子比特在物理极限下运行，控制它们所需的相互作用会引入不可避免的、诱发错误的噪声。在这种噪声存在的情况下进行计算——即容错量子计算——需要使用魔法态，这是一种特定的量子比特排列，在容错量子计算过程中会被持续消耗。

容错量子计算机关键依赖于重复产生魔法态——这意味着，在魔法态制备方式上的任何优化都会大幅降低构建实用量子计算机的难度。

NVIDIA研究人员通过在真实噪声下模拟这一过程，验证了一种先进的魔法态培育方法，为研究人员提供了开发和测试未来改进所需的工具。

此前，于利希的开创性研究在理想无噪声条件下模拟了50个量子比特。这项工作在真实硬件噪声下模拟魔法态培育，帮助研究人员理解错误的影响。

从研发到百亿亿级模拟
模拟魔法态培育有助于研究人员在构建量子硬件之前评估和改进设计。但所需内存会随量子比特数量呈指数增长，使大规模模拟超出传统计算系统的能力范围。

位于NVIDIA加速量子研究中心（NVAQC）的一套NVIDIA GB200 NVL72系统担任JUPITER项目的开发平台，使研究人员能够将测试从4块GPU扩展到数百块GPU，随后再转到JUPITER上的8,192块GPU。

研究人员利用该中心加速其模拟方法的开发与测试，将结果与JUPITER进行比较，并探索精度如何随额外计算资源而扩展。这项工作帮助将耗时数周的模拟工作缩短至数天，同时让团队为有效利用JUPITER的百亿亿级计算能力做好准备。

该项目表明，随着量子计算系统规模扩大，模拟将变得日益重要且复杂。它还展示了加速计算集群（如NVAQC的集群）的效用：使研究人员能够在调用世界级超级计算机执行要求最高的计算之前，开发和验证模拟方法。

这些模拟使用NVIDIA cuQuantum软件运行，以实现高度优化的性能与规模，并使用NVIDIA CUDA-Q™平台的容错逻辑层来表达魔法态电路。