量子计算离实用还差关键一步:容错设计得先在经典超算上验准。2026 年 10 月 19 日,英伟达在官方新闻稿中宣布,研究团队在位于德国于利希研究中心的欧洲首台百亿亿次级超级计算机 JUPITER 上,完成了 104 个量子比特的容错量子计算模拟,这是迄今对容错量子处理器最大规模的完整模拟。更关键的是结果:模拟验证的魔术态培育路线,有望把构建容错量子系统所需的物理量子比特减少约 90%。
难的不是比特数,是带着噪声算
量子比特工作在物理极限附近,控制它们的操作不可避免地引入噪声,容错量子计算就是要在这种噪声里把计算做对。实现容错要反复制备一种叫魔术态的特殊量子态,它在计算过程中会被持续消耗,制备效率每提高一点,整台量子计算机的建造难度就降一截。于利希团队此前模拟过 50 个量子比特,但那是无噪声的理想条件;这次模拟把真实硬件噪声算了进去,得到的数据能用来预测未来设计在制造出来之前的实际表现,减少靠造硬件试错的成本。
靠 8192 张 GPU 把几周压到几天
这次模拟跑在 JUPITER 的英伟达 GH200 超级芯片系统上。方法开发先在英伟达加速量子研究中心的 GB200 NVL72 系统上完成,测试规模从 4 张 GPU 逐步扩到数百张,最后在 JUPITER 上用到 8192 张 GPU,把原本需要数周的模拟压缩到几天。软件侧用的是英伟达 cuQuantum 加速模拟性能,并通过 CUDA-Q 平台的容错逻辑层来表达魔术态电路。量子比特数每增加,模拟所需内存近似指数增长,没有这种量级的 GPU 集群,104 个比特带噪声的完整模拟根本算不动。
谁会受益,下一步盯什么
英伟达创始人兼 CEO 黄仁勋在新闻稿中表示,有用的量子计算需要极其复杂的容错系统,在 JUPITER 上的结果说明量子处理器与 GPU 超级计算机可以协同攻克原本够不着的研究问题。按英伟达的说法,这条路线指向的应用包括药物发现、金融建模和材料科学。对量子硬件团队来说,眼下最实际的价值是设计验证前移:路线对不对、噪声扛不扛得住,先在超算上算清楚再投入制造。接下来值得盯的是,魔术态培育路线会不会被真实硬件项目采用并公布复现结果,以及这类模拟的比特规模还能往上推多少。