Une équipe du Centre de calcul de Jülich (Jülich Supercomputing Centre), en collaboration avec des experts de NVIDIA, a réalisé une percée majeure dans la simulation quantique : pour la première fois, ils ont simulé intégralement un ordinateur quantique universel à 50 qubits sur JUPITER, le premier supercalculateur exascale d’Europe. Ce résultat dépasse le précédent record de 48 qubits établi par la même équipe en 2022 sur le supercalculateur japonais K. L’étude est disponible sur le serveur de prépublication arXiv.
La simulation d’ordinateurs quantiques est essentielle au développement futur des systèmes quantiques réels. Elle permet de valider des expériences et de tester de nouveaux algorithmes (comme le solveur variationnel VQE pour les matériaux moléculaires ou l’algorithme QAOA pour l’optimisation logistique et financière) bien avant que le matériel ne soit mature. Cependant, simuler un ordinateur quantique sur du matériel classique est exponentiellement coûteux : chaque qubit supplémentaire double les besoins en calcul et en mémoire. Une simulation à 50 qubits nécessite environ 2 pétaoctets de mémoire – un défi relevable uniquement par les supercalculateurs les plus puissants du monde. Le professeur Kristel Michielsen, directrice du Centre de calcul de Jülich, déclare : « Le calcul haute performance et la recherche quantique sont désormais profondément imbriqués. »
Cette réussite repose sur l’architecture mémoire hybride du supercalculateur NVIDIA GH200, qui couple étroitement CPU et GPU et permet de stocker temporairement les données en mémoire CPU avec une perte de performance minimale. L’équipe a mis à niveau son logiciel de simulation JUQCS en JUQCS-50, réduisant les besoins mémoire par huit grâce à un encodage par octet et optimisant plus de 16 000 algorithmes d’échange de données entre puces. L’auteur principal, le professeur Hans De Raedt, précise : « JUQCS-50 permet de simuler avec une grande fidélité un ordinateur quantique universel et de résoudre des problèmes que les processeurs quantiques actuels ne peuvent pas traiter. »
