NVIDIA تجري أكبر محاكاة للحوسبة الكمومية عبر JUPITER

نجح باحثون من شركة إنفيديا في إجراء محاكاة قياسية لنظام حوسبة كمومية مقاوم للأخطاء (Fault-Tolerant) باستخدام "جوبيتر" (JUPITER)، وهو أول حاسوب فائق "إكساسكيل" في أوروبا بمركز يوليش للحوسبة الفائقة. شملت المحاكاة 104 كيوبت، مما يجعلها الأضخم والأكثر تفصيلاً من نوعها حتى الآن، لتمثيل كيفية أداء المعالجات الكمومية في بيئات العمل الواقعية التي تعاني من الضجيج التقني.

تقليص الموارد اللازمة لبناء الحواسيب الكمومية

تكمن أهمية هذه المحاكاة في قدرتها على التحقق من نهج تقني يُعرف باسم "زراعة الحالة السحرية" (Magic State Cultivation). وبحسب شركة إنفيديا، فإن هذا الأسلوب يسمح بتقليل عدد الكيوبتات الفيزيائية المطلوبة لبناء حاسوب كمومي مفيد بنسبة تصل إلى 90% مقارنة بالطرق السابقة. وتعد هذه الخطوة جوهرية لأن الكيوبتات بطبيعتها حساسة للغاية وتتأثر بأقل قدر من الضجيج المحيط، مما يتسبب في أخطاء حسابية تعيق الوصول إلى نتائج دقيقة.

وتوفر نتائج المحاكاة في مركز "يوليش" بيانات دقيقة تساعد المطورين على فهم تأثير الضجيج على الأنظمة الكمومية المعقدة. وبدلاً من الاعتماد على تجربة الأجهزة المادية وتكرار الخطأ، تمنح هذه المحاكاة الباحثين القدرة على التنبؤ بأداء التصاميم المستقبلية وتحسينها قبل البدء في تصنيعها فعلياً، وهو ما قد يختصر سنوات من البحث والتطوير في مجالات حيوية مثل اكتشاف الأدوية، والنمذجة المالية، وعلوم المواد.

من التطوير المحدود إلى نطاق "الإكساسكيل"

اعتمد المشروع على بنية تحتية متطورة من إنفيديا، حيث بدأت عمليات التطوير والاختبار الأولية في مركز أبحاث الحوسبة الكمومية المسرعة التابع للشركة باستخدام نظام NVIDIA GB200 NVL72. سمح هذا النظام للباحثين بتوسيع نطاق تجاربهم تدريجياً من 4 وحدات معالجة رسومية (GPUs) إلى مئات الوحدات، قبل الانتقال إلى المرحلة الكبرى على حاسوب "جوبيتر" الفائق.

ولتحقيق هذا الرقم القياسي، استهلكت المحاكاة قوة 8,192 وحدة معالجة رسومية من طراز NVIDIA GH200 Grace Hopper. كما استخدم الباحثون برمجيات NVIDIA cuQuantum لتحسين الأداء ومنصة NVIDIA CUDA-Q لتمثيل الدوائر الكمومية المعقدة. هذا التكامل بين العتاد والبرمجيات ساهم في تقليص زمن المحاكاة الذي كان يستغرق أسابيع في السابق إلى بضعة أيام فقط، مع الحفاظ على دقة عالية في محاكاة الأخطاء المادية الواقعية.

تفاصيل النظام والتقنيات المستخدمة

تعتمد هذه المحاكاة على دمج قدرات الحوسبة الفائقة التقليدية مع مفاهيم الحوسبة الكمومية، وتتلخص أبرز ملامحها التقنية في النقاط التالية:

• عدد الكيوبتات: 104 كيوبت في محاكاة شاملة ومقاومة للأخطاء.
• المنصة المستخدمة: حاسوب JUPITER الفائق في ألمانيا، المدعوم بـ 8,192 وحدة معالجة رسومية GH200.
• البرمجيات الأساسية: منصة CUDA-Q ومكتبات cuQuantum لتسريع الحسابات.
• الهدف التقني: التحقق من كفاءة "زراعة الحالة السحرية" لخفض عدد الكيوبتات المطلوبة بنسبة 90%.

يمثل هذا الإنجاز تحولاً في كيفية بناء الحواسيب الكمومية؛ فبدلاً من التركيز فقط على زيادة عدد الكيوبتات، بات التركيز منصباً على كيفية جعلها تعمل بدقة في بيئة مليئة بالتحديات الفيزيائية. الخطوة القادمة للباحثين هي استخدام هذه البيانات لتصميم معالجات كمومية أكثر كفاءة وقادرة على تشغيل تطبيقات تجارية وعلمية حقيقية في وقت أقرب مما كان متوقعاً.

المصدر: NVIDIA