Uma equipe do Centro de Supercomputação de Jülich, em colaboração com especialistas da NVIDIA, alcançou um avanço significativo no campo da simulação quântica: pela primeira vez, conseguiu realizar a simulação completa de um computador quântico universal com 50 qubits, utilizando o JUPITER, o primeiro supercomputador europeu de classe exaescala. O feito supera o recorde anterior de 48 qubits, estabelecido pela mesma equipe em 2022 no supercomputador japonês K Computer. Os resultados foram publicados no servidor de pré-impressões arXiv.

A simulação de computadores quânticos desempenha um papel essencial no desenvolvimento de futuros sistemas quânticos, permitindo aos pesquisadores validar resultados experimentais e testar novos algoritmos antes que o hardware real esteja plenamente disponível — como o VQE (Variational Quantum Eigensolver), usado para simular moléculas e materiais, e o QAOA (Quantum Approximate Optimization Algorithm), aplicado à otimização em logística e finanças. No entanto, simular computadores quânticos em hardware clássico representa um enorme desafio exponencial: a cada qubit adicional, as demandas de computação e memória dobram. Uma simulação de 50 qubits exige cerca de 2 petabytes de memória, algo viável apenas nos supercomputadores mais poderosos do mundo. Segundo o professor Kristel Michielsen, diretora do Centro de Supercomputação de Jülich, “a computação de alto desempenho e a pesquisa quântica estão agora profundamente integradas.”

O avanço foi possível graças ao design de memória híbrida do superchip NVIDIA GH200, que combina CPU e GPU de forma altamente integrada, permitindo o armazenamento temporário de dados na memória da CPU com perda mínima de desempenho. A equipe atualizou o software de simulação JUQCS para uma nova versão, JUQCS-50, incorporando compactação por codificação de bytes, o que reduziu as necessidades de memória em até oito vezes, além de otimizar os algoritmos de comunicação entre mais de 16.000 chips. O professor Hans De Raedt, autor principal, destacou: “O JUQCS-50 pode simular com alta fidelidade um computador quântico universal e resolver problemas que os processadores quânticos atuais ainda não conseguem enfrentar.”

O JUQCS-50 será disponibilizado por meio da infraestrutura unificada de computação quântica JUNIQ do Centro de Jülich, servindo tanto como ferramenta de pesquisa quanto como referência para futuras plataformas de supercomputação. O trabalho foi conduzido no âmbito do programa JUREAP (JUPITER Research and Early Access Program). O Dr. Andreas Herten, membro do projeto, ressaltou: “A colaboração precoce entre o desenvolvimento de hardware e software permitiu explorar plenamente o potencial dos sistemas de classe exaescala.”