Prima di procedere
Il supercomputer JUPITER, situato presso il Jülich Supercomputing Centre in Germania, ha compiuto un passo avanti cruciale nel campo della ricerca quantistica, realizzando la prima simulazione completa di un computer quantistico universale da 50 qubit. Questo risultato, annunciato il 16 Novembre 2025, rappresenta una pietra miliare significativa, spingendo i limiti del calcolo classico e aprendo nuove prospettive per lo sviluppo di algoritmi e applicazioni quantistiche future.
La simulazione, resa possibile grazie alla collaborazione con gli specialisti di NVIDIA, non è un semplice esercizio teorico. Gli esperti sottolineano come la capacità di ricreare in modo realistico il comportamento di un processore quantistico sia fondamentale per testare e ottimizzare gli algoritmi destinati alle future macchine quantistiche. In un contesto in cui l'hardware quantistico è ancora in fase di sviluppo, strumenti software avanzati come il Jülich Universal Quantum Computer Simulator (JUQCS) consentono di esplorare metodi innovativi come il VQE per la modellazione molecolare e il QAOA per i problemi di ottimizzazione.
Il progresso da 48 a 50 qubit può sembrare incrementale, ma in realtà rappresenta un salto di complessità esponenziale. In una simulazione quantistica, ogni qubit aggiunto raddoppia la quantità di memoria e la complessità dei calcoli necessari. Per raggiungere questo traguardo, JUPITER ha utilizzato circa 2 petabyte di memoria e ha coordinato migliaia di unità GH200, sfruttando appieno la sua architettura all'avanguardia. Per fare un paragone, un normale laptop sarebbe in grado di gestire solo circa 30 qubit, evidenziando la portata di questa simulazione.
Il cuore di questo risultato è la nuova versione JUQCS-50, riprogettata per sfruttare l'architettura ibrida dei Superchip NVIDIA. Questa versione ottimizzata trasferisce parte dei dati dalla memoria delle GPU a quella delle CPU con una perdita minima di prestazioni. Una tecnica di compressione dei dati basata su byte encoding ha ridotto i requisiti di memoria di un fattore otto, mentre un algoritmo dinamico ha ottimizzato costantemente gli scambi di informazioni tra oltre 16.000 unità di calcolo. Ogni porta quantistica simulata ha influenzato più di 2 quadrilioni di numeri complessi, sincronizzati in tempo reale.
JUQCS-50 sarà presto disponibile nell'infrastruttura JUNIQ, con l'obiettivo di aprire la ricerca quantistica a università, industrie e startup europee. L'accesso a simulazioni di questo livello offre un vantaggio strategico significativo, accelerando l'innovazione nell'ecosistema quantistico anche prima che l'hardware raggiunga la piena maturità.
Questo progetto è nato all'interno del JUPITER Research and Early Access Programme, che ha permesso a ingegneri e ricercatori di sperimentare i sistemi software durante la fase di costruzione del supercomputer. Questa collaborazione anticipata tra progettazione hardware e ottimizzazione software si è rivelata un elemento determinante per il successo.
La pubblicazione del lavoro su arXiv conferma l'importanza di questo risultato per la comunità scientifica internazionale. L'entrata in funzione di JUPITER come primo supercomputer exascale europeo aveva già suscitato grandi aspettative. Questa simulazione da 50 qubit dimostra che tali aspettative erano ben riposte e che la convergenza tra calcolo ad alte prestazioni e ricerca quantistica rappresenta uno dei settori più promettenti per il futuro.
