超级计算机实现量子微芯片的高精度模拟

科技日报北京11月19日电（记者刘霞）劳伦斯伯克利国家实验室和加州大学伯克利分校的联合团队利用国家能源研究科学计算中心的Permutter超级计算机和7000多个NVIDIA图形处理器，以前所未有的细节模拟了量子微芯片。这一突破为优化下一代量子技术奠定了坚实的基础。研究结果将在美国举行的国际高性能计算、网络、存储和分析会议上正式公布。
该团队表示，通过对量子芯片进行精确建模，可以在制造前预测其性能，及时发现问题，保证最终产品满足设计预期。
本次模拟的目标是面积仅为10平方毫米、厚度为0.3毫米、刻有图案的多层显微芯片。宽度为1微米。并非所有量子芯片模拟都需要如此巨大的计算能力，但恢复这种高精度微芯片的细节需要调动“Perlmutter”超级计算机的几乎所有资源。 24小时内，团队同时使用了7168个图形处理器，全面了解了芯片的结构和功能特性。
与传统模拟将芯片视为“黑匣子”的简单化处理相比，本研究充分利用超级计算机的并行计算优势，深入揭示芯片内部的物理运行机制。
该团队将芯片离散化为110亿个网络单元，在7小时内完成了超过100万次时间步运算，并在一天内实现了三种电路配置的综合评估。
模拟采用全波物理级精度，充分考虑材料特性（包括铌等金属丝），芯片设计、腔结构和其他物理因素，以恢复量子位和电路组件之间的动态交互过程。这种物理设计与实时仿真相结合的技术路径，构成了本研究的独特价值。
Blood 我们团队的下一步将是继续进行一系列的模拟实验，以加深我们对芯片设计的定量理解，并研究其在更大系统中的适用性。重点将放在量子位和电路元件的谐振特性，以及使用多频域模拟的基准验证。一旦实体芯片制造出来，团队将继续优化模型的准确性，比较测量数据和仿真结果。
（编辑：罗智智、陈健）
关注我们的公众号：人民网财经
分享出去让更多人看到。