NVIDIA, JUPITER 활용해 104큐비트 양자 프로세서 시뮬레이션

이 시뮬레이션은 결함 허용 양자 컴퓨팅을 위해 이전 방식보다 90% 적은 큐비트를 필요로 하는 접근 방식인 매직 상태 배양(magic state cultivation)을 검증합니다.

NVIDIA는 유럽 최초의 엑사스케일 슈퍼컴퓨터인 JUPITER에서 기록적인 양자 컴퓨팅 시뮬레이션을 발표하여, 연구자들이 이전 방식보다 90% 적은 큐비트를 필요로 하는 결함 허용 양자 컴퓨팅의 선도적인 접근 방식인 매직 상태 배양을 전면적으로 탐구하고 검증할 수 있게 했습니다.

Jülich 슈퍼컴퓨팅 센터의 NVIDIA GH200 슈퍼칩 시스템에서 실행된 이 104 큐비트 시뮬레이션은 현재까지 결함 허용 양자 프로세서에 대한 최대 규모의 종합 시뮬레이션으로, 실제 양자 프로세서가 기록적인 규모에서 결함 허용 연산을 어떻게 수행하는지 모델링합니다.

이러한 수준의 충실도는 연구자들에게 하드웨어의 시행착오에 대한 의존도를 줄이고 약물 발견, 재무 모델링 및 재료 과학과 같은 분야에서 유용한 양자 애플리케이션으로 가는 길을 가속화하며, 구축하기 전에 미래 설계의 성능을 예측하는 데 필요한 데이터와 도구를 제공합니다.

유용한 양자 컴퓨팅에 필요한 리소스 절감

큐비트는 물리학의 한계에서 작동하기 때문에 이를 제어하는 데 필요한 상호 작용으로 인해 피할 수 없는 오류 유발 노이즈가 발생합니다. 결함 허용 양자 컴퓨팅으로 알려진 이러한 노이즈가 있는 상태에서의 컴퓨팅에는 결함 허용 양자 계산 중에 지속적으로 소비되는 특수한 큐비트 배열인 매직 상태가 필요합니다.

결함 허용 양자 컴퓨터는 매직 상태를 반복적으로 생성하는 것에 결정적으로 의존합니다. 즉, 매직 상태를 만드는 방식에서의 최적화는 유용한 양자 컴퓨터를 구축하는 난이도를 대폭 낮춰줍니다.

NVIDIA 연구원들은 실제 노이즈 하에서 이 프로세스를 시뮬레이션함으로써 최첨단 매직 상태 배양 방식을 검증하여 연구원들에게 향후 개선 사항을 개발하고 테스트하는 데 필요한 도구를 제공했습니다.

이전의 Jülich의 획기적인 연구는 이상적인 무소음 조건에서 50 큐비트를 시뮬레이션했습니다. 이 작업은 실제 하드웨어 노이즈 하에서 매직 상태 배양을 시뮬레이션하여 연구원들이 오류의 영향을 이해하도록 돕습니다.

연구 개발에서 엑사스케일 시뮬레이션까지

매직 상태 배양을 시뮬레이션하면 연구원들이 양자 하드웨어를 구축하기 전에 설계를 평가하고 개선할 수 있습니다. 그러나 필요한 메모리는 큐비트 수에 따라 기하급수적으로 늘어날 수 있어 대규모 시뮬레이션은 기존 컴퓨팅 시스템의 범위를 벗어나게 됩니다.