<article>Jupiter mô phỏng máy tính lượng tử 50 qubit — siêu máy tính mạnh nhất châu ÂuTóm tắt: Jupiter, siêu máy tính exascale đặt tại Trung tâm Siêu máy tính Jülich, lần đầu tiên chạy mô phỏng một máy tính lượng tử hoàn chỉnh với 50 qubit. Thành tựu này, thực hiện với sự hợp tác của chuyên gia Nvidia, mở ra khả năng thử nghiệm các thuật toán lượng tử trên nền tảng tính toán hiệu năng cao trước khi bộ xử lý lượng tử thật sự có thể đảm nhiệm.Jupiter, được vận hành tại Trung tâm Siêu máy tính Jülich (JSC), vừa đạt được khả năng mô phỏng một máy tính lượng tử có 50 qubit đầy đủ. Kết quả trên, được công bố theo giới truyền thông chuyên ngành, được coi là một bước tiến đáng kể giúp kéo giới hạn của siêu máy tính cổ điển gần hơn tới những bài toán lượng tử phức tạp.Qubit là đơn vị lưu trữ thông tin trong máy tính lượng tử; khác với bit cổ điển chỉ nhận hai trạng thái 0 hoặc 1, qubit có thể tồn tại đồng thời ở nhiều trạng thái nhờ hiện tượng chồng chập lượng tử. Khi nhiều qubit bị ràng buộc bằng hiện tượng vướng mắc lượng tử (entanglement), hệ thống có thể xử lý song song một lượng lớn khả năng, đem lại lợi thế vượt trội cho một số bài toán như mô phỏng vật liệu, mật mã học và bài toán tối ưu hóa trong AI.Trong khi các máy tính lượng tử đủ ổn định để ứng dụng rộng rãi vẫn chưa xuất hiện, các mô phỏng trên siêu máy tính truyền thống đóng vai trò then chốt. Chúng cho phép nhà khoa học kiểm thử thuật toán như Variable Quantum Eigensolver (VQE) hay Quantum Approximate Optimization Algorithm (QAOA) trước khi chạy trên phần cứng lượng tử thực tế.Tuy nhiên, mô phỏng mạch lượng tử trên phần cứng cổ điển quy mô lớn đối mặt thách thức lớn: mỗi qubit tăng thêm làm nhu cầu bộ nhớ và tính toán gần như tăng gấp đôi, gây ra sự bùng nổ theo cấp số nhân. Điều này nhanh chóng vượt quá khả năng của hầu hết hệ thống ngay cả khi dùng phần cứng tiên tiến.Theo nhóm nghiên cứu, một máy tính xách tay thông thường có thể mô phỏng tương đối hiệu quả khoảng 30 qubit; nhưng để mô phỏng 50 qubit cần tới khoảng 2 petabyte bộ nhớ và sự hỗ trợ của hệ thống Nvidia DGX GH200 — cấu phần hiện có trong Jupiter. Giáo sư Kristel Michielsen từ JSC nhận định chỉ những siêu máy tính lớn nhất thế giới mới có thể thực hiện nhiệm vụ đó, minh họa mối liên hệ chặt giữa điện toán hiệu năng cao và nghiên cứu lượng tử.Nhóm tại Jülich đã phát triển bộ mô phỏng được gọi là Jülich Universal Quantum Computer Simulator (JUQCS). Phiên bản mở rộng, mang tên JUQCS-50, được thiết kế để tái tạo chính xác các đặc tính vật lý của bộ xử lý lượng tử. Trong mô phỏng, mỗi cổng lượng tử tác động tới hàng nghìn tỷ số phức cần đồng bộ hóa trên hàng nghìn nút tính toán, làm tăng quy mô tính toán lên mức trước đây hầu như không thể với các công cụ cũ.Để vượt qua hạn chế bộ nhớ, JUQCS-50 tận dụng kiến trúc bộ nhớ lai của GH200, cho phép tạm thời chuyển một phần dữ liệu từ bộ nhớ GPU sang bộ nhớ CPU mà chỉ làm giảm hiệu suất tối thiểu. Bên cạnh đó, nhóm nghiên cứu áp dụng một phương pháp nén mã hóa byte mới, giúp giảm nhu cầu bộ nhớ lên tới 8 lần so với lưu trữ thô.Những cải tiến phần mềm khác bao gồm một thuật toán động để tối ưu việc truyền dữ liệu giữa các thành phần tính toán. Theo mô tả, cơ chế này điều phối luồng dữ liệu qua hàng nghìn đơn vị xử lý GH200 — con số thực tế của các GPU trong hệ thống Jupiter vượt ngưỡng hàng nghìn — nhằm duy trì hiệu năng trong suốt quá trình mô phỏng phức tạp.Giáo sư Hans De Raedt, người đứng đầu nhóm phát triển, cho biết JUQCS-50 cho phép mô phỏng máy tính lượng tử phổ thông ở độ trung thực cao, mở ra khả năng trả lời nhiều câu hỏi mà các bộ xử lý lượng tử hiện hành chưa thể giải quyết.Sản phẩm mô phỏng này sẽ được tích hợp vào Cơ sở hạ tầng thống nhất Jülich về điện toán lượng tử (JUNIQ), nơi các nhà nghiên cứu và công ty bên thứ ba có thể tiếp cận công cụ để phát triển và thử nghiệm thuật toán. JUQCS-50 được kỳ vọng vừa là công cụ nghiên cứu, vừa là chuẩn mực cho những nỗ lực mô phỏng lượng tử trên siêu máy tính thế hệ tiếp theo.Jupiter là siêu máy tính exascale đầu tiên của châu Âu, có khả năng thực thi tối thiểu một tỷ tỷ (10^18) phép tính mỗi giây. Hệ thống được đặt trong trung tâm có diện tích khoảng 3.600 m2, chứa các giá đỡ phần cứng và khoảng 24.000 chip Nvidia phục vụ cho những tác vụ liên quan đến trí tuệ nhân tạo.Tổng vốn để phát triển và vận hành Jupiter trong vài năm tới khoảng 580 triệu USD; một nửa kinh phí này đến từ Liên minh châu Âu và phần còn lại do chính phủ Đức cung cấp. Nhiều nhóm nghiên cứu và doanh nghiệp có thể truy cập năng lực tính toán khổng lồ này để huấn luyện mô hình AI, giúp châu Âu thu hẹp khoảng cách với Mỹ và Trung Quốc trong mảng huấn luyện mô hình lớn.Sự kiện Jupiter mô phỏng 50 qubit được đánh giá là dấu mốc cho cả cộng đồng nghiên cứu lượng tử và lĩnh vực điện toán hiệu năng cao, khi nó kết hợp tiến bộ phần cứng GPU với tối ưu phần mềm để mở rộng giới hạn mô phỏng cổ điển lên gần với thế giới lượng tử.Bài viết tổng hợp thông tin theo các nguồn chuyên ngành và báo cáo khoa học công bố gần đây.</article><img src="https://api.softmaster.vn/asset/img/news_img/1763183017533_0.7w9qdyiw11u.jpg" alt="" />

Jupiter mô phỏng máy tính lượng tử 50 qubit — siêu máy tính mạnh nhất châu Âu

Comments

Categories

Connect

Jupiter mô phỏng máy tính lượng tử 50 qubit — siêu máy tính mạnh nhất châu Âu

Comments

Tin tức liên quan