11月14日，劳伦斯伯克利国家实验室（Lawrence Berkeley National Laboratory，LBNL，简称伯克利实验室）的量子系统加速器（Quantum Systems Accelerator，QSA）研究人员Zhi Jackie Yao和Andy Nonaka，利用其超级计算机Perlmutter进行一项前所未有的量子芯片模拟。这个模拟不仅帮助研究人员在芯片制造之前理解其功能和性能，还能尽早发现潜在问题。这项研究的关键在于开发电磁模型，以模拟量子芯片的行为，这是提升量子硬件性能的重要步骤。
这项模拟的团队成员包括Andy Nonaka（研究科学家）、Yingheng Tang（博士后研究员）、Candice Kang（加州大学研究生）、Katherine Klymko（NERSC计算系统工程师）、Kan-Heng Lee（研究科学家）、Christopher Spitzer（计划经理）及Johannes Blaschke（NERSC高性能计算工作流程性能专家）。
Nonaka表示：“我们的计算模型预测设计决策如何影响芯片中的电磁波传播，以确保信号耦合正确并避免不必要的串扰。”他们使用的超级计算工具ARTEMIS，这是一个专门用于全波电磁模拟的软件平台，能够模拟和优化与加州大学伯克利分校Irfan Siddiqi的量子纳米电子实验室及伯克利实验室的先进量子测试平台（AQT）合作设计的芯片。
这次模拟的独特之处在于其细致的计算能力，研究团队几乎使用了Perlmutter的所有7,168个英伟达（NVIDIA）GPU，并在24小时内捕捉到一个仅10平方毫米、厚0.3毫米的多层芯片的结构和功能。Nonaka指出：“我们将芯片离散化为110亿个网格单元，并在七小时内运行超过一百万个时间步骤，这使我们能在一天内评估三个电路配置。”
Yao补充道：“我们进行全波物理级模拟，这意味着我们关心芯片上使用的材料、芯片的布局、金属的接线方式，以及共振器的大小、形状和材料。”这种对物理细节的关注使得模拟能够真实地反映实验室中的量子比特如何相互通信及与量子电路的其他部分互动。
接下来，研究团队计划进行更多模拟，以加强对芯片设计的定量理解，并观察其在更大系统中的功能。Yao表示：“我们希望进行更定量的模拟，以便进行后处理并量化系统的频谱行为。”
这项模拟的成功得益于伯克利社交媒体的强大合作，从AMCR到QSA、AQT再到NERSC，这种合作不仅提供了计算能力，还有专业知识。QSA主任Bert de Jong表示：“这个前所未有的模拟是加速量子硬件设计和开发的重要一步，将为研究人员解锁新的能力，并打开科学的新途径。”
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