Nvidia đạt được mô phỏng lượng tử quy mô kỷ lục trên siêu máy tính JUPITER
TREE NEWS đưa tin: Nvidia đã hoàn thành mô phỏng đầy đủ lớn nhất từ trước đến nay của một bộ xử lý lượng tử chịu lỗi, sử dụng 8.192 GPU trên JUPITER — siêu máy tính exascale đầu tiên của châu Âu, đặt tại Trung tâm Siêu máy tính Jülich của Đức. Mô phỏng đã mô hình hóa một bộ xử lý lượng tử chịu lỗi 104 qubit và xác nhận “nuôi dưỡng trạng thái ma thuật” (magic state cultivation), một phương pháp hàng đầu cho điện toán lượng tử chịu lỗi. Theo Nvidia, phương pháp này giảm số lượng qubit cần thiết xuống 90% so với các phương pháp trước đây và cắt giảm thời gian mô phỏng từ vài tuần xuống còn vài ngày.
Tại sao nuôi dưỡng trạng thái ma thuật lại quan trọng
Nuôi dưỡng trạng thái ma thuật là một kỹ thuật để tạo ra các trạng thái lượng tử đặc biệt cần thiết cho cổng phi-Clifford, vốn rất cần thiết cho tính toán lượng tử phổ quát. Trước đây, những “trạng thái ma thuật” này rất tốn kém để chuẩn bị, đòi hỏi số lượng lớn qubit vật lý và các giao thức chưng cất phức tạp. Bằng cách chứng minh rằng nuôi dưỡng có thể đạt được cùng độ trung thực với ít qubit hơn nhiều, mô phỏng của Nvidia gợi ý một con đường dẫn đến các bộ xử lý lượng tử nhỏ gọn và thực tế hơn.
Những tác động vượt ra ngoài phần cứng lượng tử. Mô phỏng của Nvidia chạy trên cơ sở hạ tầng GPU cổ điển, làm nổi bật vai trò ngày càng tăng của điện toán tăng tốc trong phát triển thuật toán lượng tử. Khi các bộ xử lý lượng tử mở rộng quy mô, mô phỏng cổ điển sẽ vẫn rất quan trọng để xác minh, thiết kế sửa lỗi và tối ưu hóa trình biên dịch — những lĩnh vực mà hệ sinh thái CUDA và kiến trúc GPU của Nvidia có vị thế mạnh.
Hàm ý công nghiệp và góc nhìn tiền mã hóa
Đối với ngành công nghiệp tiền mã hóa và blockchain, những tiến bộ trong điện toán lượng tử chịu lỗi là con dao hai lưỡi. Một mặt, máy tính lượng tử đe dọa mật mã đường cong elliptic, vốn bảo vệ hầu hết các ví và chữ ký blockchain. Một bộ xử lý 104 qubit còn lâu mới phá vỡ được ECDSA, nhưng việc giảm chi phí qubit đưa các cỗ máy lượng tử thực tế đến gần hơn. Mặt khác, công trình của Nvidia có thể đẩy nhanh việc phát triển các tiêu chuẩn mật mã kháng lượng tử và các giao thức blockchain hậu lượng tử.
Các dự án tập trung vào mật mã hậu lượng tử, bằng chứng không kiến thức và mạng lưới tính toán phi tập trung có thể hưởng lợi từ xu hướng rộng lớn hơn của mô phỏng tăng tốc bằng GPU. GPU của Nvidia đã là trung tâm của các mạng cơ sở hạ tầng vật lý phi tập trung (DePIN) cho thuê tính toán cho các khối lượng công việc AI và khoa học. Khi mô phỏng lượng tử trở nên dễ tiếp cận hơn, nhu cầu về cụm GPU hiệu suất cao có thể tăng lên, củng cố sự giao thoa giữa AI, nghiên cứu lượng tử và thị trường tính toán phi tập trung.
Triển vọng hướng tới tương lai
Nvidia tuyên bố những mô phỏng như vậy có thể rút ngắn thời gian đạt được máy tính lượng tử thực tế xuống vài năm. Mặc dù điều đó vẫn cần được chứng minh, sự kết hợp giữa mô phỏng cổ điển exascale và các kỹ thuật sửa lỗi lượng tử được cải thiện đang thúc đẩy lĩnh vực này. Đối với tiền mã hóa, cửa sổ để chuyển sang mật mã kháng lượng tử đang thu hẹp — nhưng cũng trở nên khả thi hơn. Vài năm tới có thể sẽ chứng kiến sự gia tăng đầu tư vào bảo mật hậu lượng tử cho tài sản kỹ thuật số, cùng với sự hội tụ tiếp tục của điện toán GPU, AI và nghiên cứu lượng tử.
