Avrupa'nın ilk eksaskala süper bilgisayarı JUPITER, küresel kuantum kıyaslamasını altüst ederek ilk kez tam 50 kübitlik evrensel bir kuantum bilgisayarını simüle etti. Bu başarı, klasik hesaplamayı fiziksel sınırlarına kadar zorluyor ve olgun kuantum makinelerinin ortaya çıkmasından çok önce algoritma geliştirme açısından bir dönüm noktası teşkil ediyor.
Bu çığır açan gelişme, Almanya'daki Jülich Süper Bilgisayar Merkezi'ndeki (JSC) araştırmacıların NVIDIA uzmanlarıyla birlikte çalışmasıyla ortaya çıktı. Eylül ayında açılışı yapılan yeni JUPITER sisteminin muazzam yeteneklerini ortaya koyan bu rekor, yine Jülich bilim insanlarının belirlediği 48 kübitlik önceki rekoru da geride bıraktı.
GELECEĞİN DENEME ALANI
Kuantum bilgisayar simülasyonları, geleceğin kuantum teknolojileri için bir deneme alanı görevi görüyor. Bu simülasyonlar, bilim insanlarının, kuantum işlemciler güvenilir bir şekilde çalıştırabilmesinden çok önce, moleküler modelleme ve optimizasyon yaklaşımlarını keşfetmelerine olanak tanıyor.
Ancak kuantum devrelerini klasik makinelerde simüle etmek son derece zorlu bir iş. Eklenen her kübit, bellek ve hesaplama gereksinimlerini iki katına çıkararak üstel bir artışa yol açıyor. Bir dizüstü bilgisayar yaklaşık 30 kübiti işleyebilirken, 50 kübitin simülasyonu yaklaşık 2 petabayt bellek ve JUPITER'in GH200 Süper Çiplerinin tam orkestrasyonunu gerektiriyor.
İKİ ALAN İÇ İÇE GEÇTİ
Prof. Kristel Michielsen, günümüzde yalnızca dünyanın en büyük süper bilgisayarlarının bu kapasiteyi sunabildiğini belirtti. Michielsen, bu kullanım örneğinin, yüksek performanslı bilgi işlem (HPC) ve kuantum araştırmalarındaki ilerlemenin günümüzde ne kadar iç içe geçtiğini gösterdiğini vurguladı.
50 kübitlik simülatör, gerçek bir kuantum işlemcisinin fiziğini tam olarak yeniden üretiyor. Her kuantum kapısı, binlerce hesaplama düğümü arasında senkronize edilmiş 2 katrilyondan fazla karmaşık sayıyı etkiliyor. Bu ölçek, önceki simülasyonları neredeyse imkansız hale getiriyordu.
YAZILIM İNOVASYONU GETİRDİ
Bu atılım, JSC'nin simülasyon yazılımı olan Jülich Evrensel Kuantum Bilgisayar Simülatörü'ndeki (JUQCS) yeniliklerden kaynaklandı. Yeni sürüm JUQCS-50, NVIDIA GH200 Süperçiplerinin hibrit bellek mimarisinden yararlanarak, minimum performans kaybıyla verileri geçici olarak GPU'dan CPU belleğine aktarıyor.
Yeni bir bayt kodlama sıkıştırma yöntemi bellek ihtiyacını sekiz katına çıkarırken, dinamik bir algoritma simülasyon sırasında 16.000'den fazla Süper Çip arasında veri transferini sürekli olarak optimize ediyor.
HENÜZ ÇÖZÜLEMEYEN SORULAR
Çalışmanın başyazarı Prof. Hans De Raedt, JUQCS-50 ile evrensel kuantum bilgisayarları yüksek doğrulukla taklit edebildiklerini ve mevcut hiçbir kuantum işlemcisinin henüz çözemediği soruları ele alabildiklerini ifade etti.
Simülasyon, Jülich Birleşik Kuantum Hesaplama Altfapısı JUNIQ'e entegre edilecek ve böylece harici araştırmacılar ve şirketler araca erişebilecek. Proje, JUPITER Araştırma ve Erken Erişim Programı'ndan (JUREAP) doğdu. Dr. Andreas Herten, erken dönemdeki bu iş birliği sayesinde, JUPITER'in inşa aşamasında donanım ve yazılımın birlikte tasarlanabildiğini belirtti. JUPITER başarısı, kuantum ve yüksek performanslı bilişimin bir araya gelmesiyle hızlı ilerlemeler için zemin hazırlıyor.
