Tra i corridoi del Jülich Supercomputing Centre, in Germania, il sistema JUPITER ha raggiunto un traguardo che fino a poco tempo fa sembrava fuori portata: una simulazione completa e accurata di un computer quantistico universale da 50 qubit. Un risultato che dimostra come il calcolo classico, supportato da architetture avanzate e ottimizzazioni software mirate, possa ancora competere in un ambito dominato dall’ascesa dell’hardware quantistico.
Una simulazione che spinge al limite il calcolo classico
Il passaggio da 48 a 50 qubit può sembrare minimo, ma ogni qubit aggiunto raddoppia la complessità della simulazione. Per arrivare al nuovo record, JUPITER ha utilizzato circa 2 petabyte di memoria, orchestrando migliaia di unità GH200 e sfruttando una struttura inaugurata solo poche settimane prima. Basti pensare che un normale laptop non supererebbe la soglia dei 30 qubit: arrivare a 50 significa muoversi in un territorio finora considerato irraggiungibile per un computer classico.
“Solo i supercomputer più grandi del mondo offrono attualmente così tanta memoria“, afferma la Prof.ssa Kristel Michielsen, Direttrice del Centro di Supercalcolo di Jülich. “Questo caso d’uso illustra quanto siano strettamente interconnessi oggi i progressi nel calcolo ad alte prestazioni e nella ricerca quantistica“.
La simulazione realizzata non è un semplice esperimento. Gli esperti del centro tedesco, affiancati dagli specialisti NVIDIA, hanno spiegato che riprodurre con precisione il comportamento di un processore quantistico consente di testare algoritmi cruciali per le macchine del futuro. Tecniche come VQE per la modellazione molecolare o QAOA per l’ottimizzazione trovano nei simulatori un terreno fondamentale, soprattutto in un momento in cui l’hardware quantistico reale non ha ancora raggiunto livelli adeguati di stabilità e scalabilità.
JUQCS-50 e le tecniche software che hanno reso possibile il traguardo
Al centro del successo c’è JUQCS-50, nuova versione del simulatore quantistico sviluppato dal centro Jülich. Il software è stato ripensato per sfruttare al massimo l’architettura ibrida dei Superchip NVIDIA, trasferendo parte dei dati dalle GPU alle CPU senza cali significativi nelle prestazioni.
In aggiunta, è stata implementata una tecnica di compressione basata su byte encoding, che ha ridotto i requisiti di memoria di otto volte, mentre un algoritmo dinamico ha ottimizzato in modo efficiente lo scambio di dati tra più di 16.000 unità di calcolo.
Il simulatore sarà presto accessibile tramite l’infrastruttura JUNIQ, pensata per mettere a disposizione università, industrie e startup strumenti avanzati per la ricerca quantistica. Un’opportunità che potrebbe accelerare l’intero ecosistema europeo, permettendo di sviluppare e testare algoritmi molto prima che l’hardware quantistico maturo diventi disponibile.
L’iniziativa si inserisce nella JUPITER Research and Early Access Programme, che ha consentito a ingegneri e ricercatori di lavorare sul software durante la costruzione del supercomputer. Un approccio integrato tra progettazione hardware e ottimizzazione software che ha contribuito in modo decisivo al raggiungimento del risultato.
