于利希超级计算中心研究团队联合英伟达专家，在量子模拟领域实现重大突破：首次利用欧洲首台百亿亿次级超级计算机JUPITER，完成对50个量子比特通用量子计算机的完全模拟。这一成果超越了2022年该团队在日本K计算机上创造的48个量子比特模拟纪录，相关研究已发表于arXiv预印本服务器。

量子计算机模拟对未来量子系统开发意义重大。它使研究人员得以在硬件成熟前验证实验结果、测试新算法，如模拟分子材料的变分量子特征求解器(VQE)及优化物流、金融问题的量子近似优化算法(QAOA)。然而，传统硬件模拟量子计算机面临指数级挑战：每增加一个量子比特，计算与内存需求翻倍。50个量子比特模拟需约2PB内存，仅全球顶尖超级计算机可实现。于利希超级计算中心主任克里斯蒂尔·米歇尔森教授称：“高性能计算与量子研究已深度融合。”

此次突破得益于NVIDIA GH200超级芯片的混合内存设计，其CPU与GPU紧密耦合，允许数据临时存储于CPU内存，性能损失极小。研究团队对模拟软件JUQCS升级为JUQCS-50，通过字节编码压缩将内存需求降低八倍，并优化了16000余个芯片间的数据交换算法。主要作者Hans De Raedt教授表示：“JUQCS-50可高保真模拟通用量子计算机，解决现有量子处理器无法处理的问题。”

JUQCS-50将通过JUNIQ于利希量子计算统一基础设施向外部开放，既作为研究工具，也作为未来超级计算机的基准。该研究在JUPITER研究与早期访问计划(JUREAP)框架下完成，项目团队成员Andreas Herten博士强调：“早期合作使硬件与软件协同设计，充分释放了百亿亿次级系统的潜力。”

更多信息： Hans De Raedt 等人，《利用异构 CPU-GPU 架构在欧洲首台百亿亿次级超级计算机上对 50 个量子比特进行通用量子模拟》，arXiv (2025)。期刊信息： arXiv