Международная группа исследователей использовала суперкомпьютер Perlmutter для проведения беспрецедентно детального моделирования квантового микрочипа. На симуляцию, которая заняла 24 часа, было задействовано почти все вычислительные мощности системы — 7168 графических процессоров NVIDIA.

Многослойный чип размером 10×10 мм и толщиной 0,3 мм с элементами шириной всего 1 микрон. Автор: Чжи Джекки Яо/Беркли Лэб

Моделирование выполнено с помощью инструмента ARTEMIS, разработанного в рамках проекта Министерства энергетики США по созданию экзафлопсных вычислений. Исследователи дискретизировали чип на 11 миллиардов ячеек сетки и выполнили более миллиона временных шагов за семь часов.

«Я не знаю никого, кто когда-либо выполнял физическое моделирование микроэлектронных схем в полном масштабе системы Perlmutter. Мы использовали почти 7000 GPU», — отметил Энди Нонака.

Чжи Джекки Яо подчеркнул уникальность подхода: «Мы выполняем симуляцию на уровне полноволновой физики, учитывая материалы чипа, компоновку, проводники из ниобия, размеры и формы резонаторов. Нас интересуют эти физические детали, и мы включаем их в нашу модель».

Симуляция не только показала физическое устройство чипа, но и воспроизвела взаимодействие кубитов между собой и с другими элементами квантовой схемы. В будущем команда планирует провести количественный анализ работы чипа и сравнить результаты моделирования с реальным прототипом после его изготовления.