科学家用7000块显卡，精细模拟了一枚微型量子芯片

本研究利用美国能源部支持开发的亿亿次级电磁仿真工具ARTEMIS，在劳伦斯伯克利国家实验室的‘珀尔穆特’（Perlmutter）超级计算机上，对一款由加州大学伯克利分校与伯克利实验室联合研制的多层量子芯片（仅10毫米宽、0.3毫米厚，最小结构达1微米）开展了高精度全波物理建模。团队将芯片离散化为110亿个网格单元，动用近7200块NVIDIA GPU连续运行24小时，完成超百万时间步长的时域仿真——这在以往因算力限制只能把芯片简化为‘黑箱’的研究中前所未有。仿真不仅精确刻画了芯片材料（如铌金属布线）、几何构型、谐振腔尺寸形状等物理细节，还真实还原了量子比特之间及与电路其余部分的相互作用行为。其核心创新在于：采用时域麦克斯韦方程组，同时兼顾结构真实性与动态非线性效应，从而实现对真实实验场景的定量逼近。该工作由NERSC‘量子信息科学@珀尔穆特’计划支持，被评价为迄今在珀尔穆特系统上规模最大、目标最远大的量子硬件仿真之一。下一步，团队将开展频域分析以量化芯片谱学特性，并与实际流片测试结果比对校准模型，持续优化设计。整个成果高度依赖伯克利实验室、AMCR、QSA、AQT和NERSC等多方紧密协作。