Ein Forschungsteam der Universität Osaka in Zusammenarbeit mit Fixstars Corporation hat einen Meilenstein in der klassischen Simulation von Quantenschaltungen erreicht. Die Gruppe demonstrierte die Simulation iterativer Quantenphasenschätzung (IQPE) für quantenchemische Anwendungen auf einem Netzwerk aus 1.024 GPUs. Diese Leistung übertrifft die bisherige Obergrenze von 40 Qubits für Zustandsvektor-basierte Simulationen und gilt als eine der größten ihrer Art weltweit. Die Ergebnisse wurden auf der NVIDIA GTC 2026, die vom 16. bis 19. März 2026 in San Jose stattfand, vorgestellt. Die Simulation ist ein entscheidender Schritt im Kampf gegen komplexe Herausforderungen wie die Entwicklung neuer Medikamente oder die Bewältigung des Klimawandels. Um diese Probleme zu lösen, sind quantenchemische Berechnungen erforderlich, die die Fähigkeiten heutiger klassischer Computer übersteigen. Künftige fehlertolerante Quantencomputer (FTQC) gelten als Schlüsseltechnologie für diese Aufgaben. Da diese Systeme noch in der Entwicklung sind, ist es dringend notwendig, die darauf ablaufenden Quantenalgorithmen bereits jetzt zu entwickeln und zu validieren. Die Quantenphasenschätzung (QPE) fungiert als Kernelement vieler Quantenalgorithmen und soll in der Quantenchemie Analysen ermöglichen, die für klassische Rechner zu aufwendig sind. Das Team, bestehend aus Professor Wataru Mizukami sowie den Mitarbeitern Shoma Hiraoka und Sho Nishida vom Zentrum für Quanteninformation und Quantenbiologie (QIQB), konzentrierte sich auf die iterative Version (IQPE). Diese Methode erfordert weniger Qubits als herkömmliche Verfahren. Das Team implementierte IQPE in den Quantenschaltungssimulator "chemqulacs-gpu" und entwickelte eine neue Parallelverarbeitungstechnologie, um die Leistung großer GPU-Cluster maximal auszunutzen. Für die Tests wurden bis zu 1.024 NVIDIA H100-GPUs auf dem AIST ABCI-Q-System eingesetzt. Durch diese Ressourcennutzung überwanden die Forscher konventionelle Engpässe und erweiterten die Simulation von Quantenalgorithmen für die Quantenchemie deutlich über die bisherige Grenze von 40 Qubits hinaus. Dies eröffnet neue Möglichkeiten für die Entwicklung und Validierung von Algorithmen für komplexere und realistischere molekulare Simulationen auf zukünftigen Quantencomputern. Professor Mizukami hob die technische Schwierigkeit hervor, 1.024 GPUs synchronisiert zu betreiben, insbesondere innerhalb eines begrenzten Zeitfensters von 48 Stunden, in dem das Team unerwartete Probleme bewältigen musste. Er betonte die Ausdauer des Teams unter der Leitung junger Forscher und die schnelle Unterstützung durch das Operationspersonal des ABCI-Q. Das Ergebnis soll die Entwicklung von Quantenalgorithmen erheblich beschleunigen. Die Arbeit trägt dazu bei, die Lücke zwischen heutigen klassischen Computern und den zukünftigen quantentechnologischen Anwendungen zu überbrücken.