NVIDIA 在 Jülich 超算中心完成 104 量子比特容错量子计算仿真

2026年10月19日

新闻摘要：

NVIDIA研究人员正在利用JUPITER——这座建于于利希超级计算中心的欧洲最大超级计算机——进行一项创纪录的容错量子计算仿真。

此次104量子比特仿真是迄今为止规模最大的容错量子计算系统全面仿真，此前没有任何仿真能如此完整地模拟量子处理器。

该仿真验证了一种量子计算方法，其所需物理量子比特比此前方法少90%，从而加速了在药物研发、金融建模和材料科学等领域实现实用应用的进程。

JUPITER仿真为量子产业提供了可操作的洞见，帮助了解噪声对容错量子计算的影响，使研究人员能够在构建硬件之前完善设计——将通往可行量子计算机的道路缩短数年。

NVIDIA今日宣布，在欧洲首台百亿亿次超级计算机JUPITER上完成了一项创纪录的量子计算仿真，使研究人员能够全面探索并验证魔法态培育（magic state cultivation）——这是一种领先的容错量子计算方法，所需量子比特比此前方法少90%。

该仿真在位于于利希超级计算中心的NVIDIA GH200超级芯片系统上运行，104量子比特仿真是迄今为止规模最大的容错量子处理器全面仿真，以创纪录的规模模拟了真实量子处理器如何执行容错计算。

这种保真度水平为研究人员提供了所需的数据和工具，使其能够在未来设计构建之前预测其性能——减少对硬件试错的依赖，并加速在药物研发、金融建模和材料科学等领域实现实用量子应用。

“实用的量子计算将需要极其复杂的容错系统——而理解它们在大规模下的行为对于构建这些系统至关重要，”NVIDIA创始人兼首席执行官黄仁勋表示。“我们在于利希取得的成果表明，量子处理器和GPU超级计算机可以协同工作，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，”于利希研究中心于利希超级计算中心主任Kristel Michielsen表示。“通过与NVIDIA合作，我们正将这一能力引入量子计算——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。”

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。

容错量子计算机的关键在于反复产生魔法态——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。

通过在真实噪声下模拟这一过程，NVIDIA研究人员验证了一种最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。

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。但所需内存可能随量子比特数量呈指数级增长，使大规模仿真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）的一台NVIDIA GB200 NVL72系统作为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，然后再迁移到JUPITER上的8,192块GPU。

研究人员利用该中心加速其仿真方法的开发和测试，将结果与JUPITER进行对比，并探索精度如何随额外计算资源而扩展。这项工作帮助将原本耗时数周的仿真工作缩短至数天，同时让团队为有效利用JUPITER的百亿亿次计算能力做好准备。

该项目表明，随着量子计算系统规模的增长，仿真将变得日益重要和复杂。它还展示了加速计算集群（如NVAQC的集群）的实用性，使研究人员能够在借助世界级超级计算机进行最严苛的计算之前，开发和验证仿真方法。

仿真使用NVIDIA cuQuantum软件运行，以实现高度优化的性能和规模，同时利用NVIDIA CUDA-Q™平台的容错逻辑层来表达魔法态电路。

阅读关于JUPITER仿真的GitHub博客。

观看黄仁勋在GTC Berlin的主题演讲并探索相关会议。

关于NVIDIA

NVIDIA（纳斯达克股票代码：NVDA）是人工智能和加速计算领域的全球领导者。

本新闻稿中的某些陈述，包括但不限于有关以下内容的陈述：对NVIDIA产品、服务和技术及其相关趋势和驱动因素的 growth、性能、可用性和收益的预期；对NVIDIA第三方安排（包括与其合作者和合作伙伴的安排）的预期；对技术发展及相关趋势和驱动因素的预期；预计的市场增长和趋势；对人工智能及相关行业的预期；以及其他非历史事实的陈述，均属于经修订的1933年《证券法》第27A条和经修订的1934年《证券交易法》第21E条所界定的前瞻性陈述，这些陈述受上述条款所创设的“安全港”保护，基于管理层的信念和假设以及管理层目前可获得的信息，并受可能导致结果与预期存在重大差异的风险和不确定性的影响。 可能导致实际结果存在重大差异的重要因素包括：全球经济和政治状况；NVIDIA依赖第三方制造、组装、封装和测试NVIDIA产品；技术发展和竞争的影响；新产品和新技术的开发或对NVIDIA现有产品和技术的改进；市场对NVIDIA产品或NVIDIA合作伙伴产品的接受程度；设计、制造或软件缺陷；消费者偏好或需求的变化；行业标准和接口的变化；NVIDIA产品或技术在集成到系统中时出现意外的性能损失；NVIDIA实现商业投资或收购潜在收益的能力；以及适用法律法规的变化，还有NVIDIA不时向美国证券交易委员会（SEC）提交的最新报告中详细说明的其他因素，包括但不限于其10-K表年度报告和10-Q表季度报告。向SEC提交的报告副本发布在NVIDIA网站上，可从NVIDIA免费获取。这些前瞻性陈述并非对未来业绩的保证，且仅截至本新闻稿发布之日作出，除法律要求外，NVIDIA不承担任何更新这些前瞻性陈述以反映未来事件或情况的义务。

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