Auf Europas erstem Exascale-Supercomputer JUPITER ist dem Jülich Supercomputing Centre (JSC) gemeinsam mit NVIDIA eine 104-Qubit-Simulation eines fehlertoleranten Quantenprozessors gelungen. Die Ergebnisse wurden auf der Konferenz GTC Berlin 2026 vorgestellt. Nach Angaben von NVIDIA handelt es sich bei dem Projekt auf Basis von NVIDIA GH200 Superchips um die bislang größte umfassende Simulation eines fehlertoleranten Quantensystems.
Skalierung auf 8.192 Superchips reduziert Rechenzeit
Die technische Basis für die Berechnung bildeten 8.192 NVIDIA GH200 Superchips auf JUPITER, die über das Bull-Exascale-Interconnect miteinander verbunden sind. Eine vorangegangene Entwicklungsstufe lief auf einem System vom Typ GB200 NVL72 am NVIDIA Accelerated Quantum Research Center (NVAQC).
Den Forschungsteams gelang dabei die Skalierung von vier GPUs auf 8.192 GPUs. Auf Softwareebene wurden NVIDIA cuQuantum sowie CUDA-Q eingesetzt. Durch diesen Aufbau reduzierte sich der Simulationsaufwand von mehreren Wochen auf wenige Tage.
Im Zuge der Berechnung wurden 512 TiB GPU-RAM genutzt, was 64 GiB je GH200-Knoten entspricht. Die Simulation verarbeitete einen 45-Bit-State-Vektor mit etwa 35,2 Billionen komplexen Amplituden und nutzte ein Qutrit-Leakage-Encoding, bei dem fünf Qutrits 243 Basiszustände in 8 Bit abbilden.
Magic-State-Cultivation unter realistischen Rauschbedingungen
Im Zentrum stand die Simulation sogenannter Magic-State-Cultivation unter Berücksichtigung von realistischem Hardware-Rauschen. Das Protokoll vollzog den Übergang von einem Distance-3 Color Code zu einem Distance-7 Hybrid Color/Surface Code mit aktiver Fehlererkennung.
Laut NVIDIA erfordert dieser Ansatz bis zu 90 Prozent weniger physikalische Qubits als frühere Methoden oder klassische Cascade-Distillation-Factories.
Zuvor hatte Jülich 50 Qubits unter rauschfreien Idealbedingungen simuliert; zudem hatten Jülich und das NVIDIA Application Lab mit JUQCS-50 bereits einen universellen 50-Qubit-Quantencomputer simuliert, nachdem der vorherige Rekord bei 48 Qubits gelegen hatte.
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Mit der Simulation sollen Entwürfe vor dem eigentlichen Hardwarebau erprobt werden. Mögliche Einsatzfelder liegen in der Wirkstoffforschung, der Materialwissenschaft und der Finanzmodellierung. Laut NVIDIA verkürzt dieser Ansatz den Weg zu praktisch nutzbaren Quantencomputern um Jahre.
NVIDIA-Chef Jensen Huang bezeichnete fehlertolerante Systeme als essenziell für die weitere Entwicklung, während JSC-Direktorin Kristel Michielsen den praktischen Nutzen der Simulationen für Designentscheidungen hervorhob.
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JUPITER als Plattform für europäische Spitzenforschung
Das am Forschungszentrum Jülich betriebene JUPITER-System arbeitet mit NVIDIA Grace Hopper Superchips und Quantum-X800 InfiniBand. Am 19. Oktober 2026 wurden diverse Forschungserfolge auf der Plattform herausgestellt. Hierzu gehört das ICON-Klimamodell, das auf 20.480 Grace-Hopper-Superchips ein gekoppeltes Erdsystem in 1-Kilometer-Auflösung abbildet und mit rund 146 Tagen realem Klima in 24 Stunden Rechenzeit einen Weltrekord aufstellte.
Ebenfalls am 19. Oktober 2026 präsentierte Forschung umfasst das Basismodell CytoNet für den Jülich Brain Atlas, das in unter fünf Tagen mit 6,5 Petabyte Daten aus 21 post-mortem Gehirnen auf 4.096 Grace-Hopper-Superchips trainiert wurde. Zudem nutzen Ericsson und Jülich die Infrastruktur für gemeinsame KI-Forschung an Mobilfunknetzen der Generationen 5G und 6G.