Evropský superpočítač JUPITER zaznamenal historický úspěch: jako první přesně nasimuloval kvantový počítač s 50 kubity. Tento průlom otevírá cestu k vývoji algoritmů a aplikací, které zatím přesahují možnosti reálného hardwaru – a posiluje evropskou pozici v kvantovém závodu.
Superpočítač JUPITER překonal hranici možností klasického počítače, když přesně provedl kvantovou simulaci o velikosti 50 kubitů. Výzkumníci stojící za JUPITEREM, klenotem Superpočítačového centra v německém Jülichu (JSC), se nespokojili s udržováním nejrychlejšího superpočítače v Evropě a ve spolupráci se specialisty společnosti NVIDIA překonali rekord, který stanovili na stejném hardwaru, a provedli první přesnou simulaci 50kubitového kvantového počítače. I když se to na první pohled nezdá, kvantové informace vás mohou ovlivnit mnohem více, než si myslíte.
Kvantové počítače představují změnu paradigmatu ve způsobu, jakým zpracováváme informace. Na rozdíl od klasických bitů, které mohou mít hodnotu 0 nebo 1, mohou kubity existovat ve více stavech najednou díky jevu známému jako superpozice. To umožňuje kvantovým počítačům provádět složité výpočty rychlostí nedosažitelnou pro klasické počítače. Simulace 50 kubitů je monumentální úspěch, protože každý další kubit exponenciálně zvyšuje složitost výpočtu, což z kvantových simulací činí herkulovský úkol pro klasické systémy.
Teoretici uvedli, že tento průlom jim umožní zkoumat a vyvíjet algoritmy, které zatím nejsou spustitelné kvůli technickým omezením současných procesorů. V podstatě chtějí vyvinout programy tak složité, že je zatím nelze prakticky realizovat, aby je měli připravené na dobu, kdy hardware pokročí natolik, že umožní jejich efektivní a bezpečné využití.
K pochopení rozsahu této novinky pomůže vědět dvě věci: zaprvé, že kvantová informace je v reálném světě stále důležitějším odvětvím kvůli svému potenciálnímu dopadu na kryptografii, umělou inteligenci a optimalizaci průmyslových procesů; zadruhé, že simulace kvantových obvodů je brutální operace. Každý další kubit (nejmenší jednotka kvantové informační teorie) zdvojnásobuje nároky na paměť a výpočetní výkon počítače. Není těžké odvodit, že toto exponenciální škálování se na určitých úrovních zpracování stává neúnosným.
🏆 New Record on JUPITER: Simulating a 50-Qubit #Quantum Computer!
— FZ Jülich-JSC (@fzj_jsc) November 12, 2025
A team at the JSC, together with @nvidia, has set a new record: for the first time, a universal quantum computer with 5️⃣ 0️⃣ qubits has been fully simulated on #exa_jupiter.
Read more ➡️ https://t.co/nVuymwhcMQ pic.twitter.com/6TGZHSOKnU
Pokud se vám z těchto pojmů stále točí hlava, může vám pomoci přečíst si, že špičkový notebook dokáže zpracovat přibližně 30 kubitů. Simulace 50 vyžadovala 2 petabajty (2 000 terabajtů) paměti a vývoj nové verze simulačního softwaru JUQCS (Jülich Universal Quantum Computer Simulator), který je schopen vyždímat z 16 000 superčipů GH200 vyvinutých společností NVIDIA, které pohánějí JUPITER každou kapku výpočetního výkonu.
Tato nová iterace softwaru, nazvaná JUQCS-50, využívá hybridní paměťovou architekturu GH200 a díky dynamickému algoritmu, který tuto operaci optimalizuje, dočasně přenáší data z paměti GPU do CPU s minimální ztrátou výkonu. Kromě toho obsahuje kompresní protokol, který dokáže snížit paměť potřebnou k simulaci na téměř desetinu než před touto inovací.
Horké želízko v ohni Evropy
JUPITER, jehož plný název zní „Joint Undertaking Pioneer for Innovative and Transformative Exascale Research“, je podle svých sponzorů, společného podniku EuroHPC a několika německých veřejných orgánů, základním pilířem evropské digitální suverenity a nezávislosti. Tento projekt je součástí širšího úsilí o zajištění konkurenceschopnosti Evropy v oblasti vysoce výkonné výpočetní techniky, která je klíčovou technologií pro vědecký výzkum, národní bezpečnost a hospodářský rozvoj.
Kromě své efektivity představuje systém evropský a německý étos díky své energetické účinnosti, která je nejvyšší mezi pěti nejrychlejšími superpočítači na světě, a díky svému závazku k udržitelnosti. Jeho chladicí systém vyžaduje menší spotřebu energie než jiná podobná zařízení a umožňuje následné využití odpadního tepla, čímž snižuje svou uhlíkovou stopu.
Tento experiment zkrátka ukazuje, k čemu tato složitá zařízení slouží. A usnadní vývoj budoucích pokroků tím, že simuluje stroje, které ještě neexistují. To umožní vývoj aplikací umělé inteligence a kvantové informatiky, které jsou v současnosti příliš pokročilé pro počítače, jež používáme dnes. Je vskutku lepší být v bezpečí, než litovat.
Budoucí dopad kvantové výpočetní techniky
Kvantová výpočetní technika má potenciál způsobit revoluci v mnoha průmyslových odvětvích. V oblasti kryptografie by mohla prolomit současné šifrovací systémy a vynutit si vývoj nových bezpečnostních metod. V medicíně by mohal urychlit objevování léků díky simulaci složitých molekulárních interakcí. A v oblasti umělé inteligence by mohla výrazně zlepšit strojové učení díky efektivnějšímu zpracování velkého množství dat.
Přechod na kvantovou výpočetní techniku však přináší i problémy. Potřeba vyvinout hardware odolný proti chybám a vytvořit účinné kvantové algoritmy je jen jednou z překážek, které musí výzkumníci překonat. S rozvojem technologie bude zásadní zajistit, aby byly výhody kvantové výpočetní techniky spravedlivě rozděleny a aby se její výkon nesoustředil v rukou několika málo osob.
Průlom, kterého dosáhl JUPITER, je nejen důkazem lidské vynalézavosti, ale také připomínkou obrovských možností, které kvantová výpočetní technika může nabídnout. Každým krokem vpřed se přibližujeme k budoucnosti, kdy se nemožné stane skutečností.