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隨著量子科技進展加速，模擬與設計量子電路的難度也隨之攀升。美國西北大學理論物理學者 Jens Koch 與其團隊長年專注於超導量子比特系統的模擬研究，近期更因計算複雜度劇增而遭遇效能瓶頸。為突破限制，該團隊選擇與NVIDIA合作，將繪圖處理器（GPU）導入量子模擬，獲得驚人效能提升。在部分任務中，GPU處理速度比傳統中央處理器（CPU）快達16倍，大幅縮短模擬所需時間。
用GPU突破量子電路模擬瓶頸，推進量子硬體研發
GPU擁有同時執行數千筆運算的能力，特別適合處理量子模擬中極度密集的數學運算。Koch指出，NVIDIA不僅在GPU領域具備卓越專業，其軟硬體整合方案更能有效加速模擬流程，讓研究得以持續向前推進。此外，團隊自研的開源模擬套件scQubits，至今下載次數已超過34萬次，成為學界進行超導量子模擬的重要資源。
超導量子比特（qubit）是目前量子電腦研發的熱門方向之一，與傳統電腦的bit不同，qubit可同時存在多種狀態，使量子運算具備指數級效能潛力。然而，設計與控制qubit極具挑戰性，其對環境變動敏感，易受干擾而失效。因此，能夠在建造實體設備前先以模擬預測問題，對於降低研發成本與加速成果產出至關重要。
Koch指出，量子力學本身具備極高的脆弱性與複雜性，尤其在系統放大時，維持其穩定性與準確性更加困難。團隊透過GPU模擬，不僅能提前掌握可能錯誤，也能協助業界提升量子裝置的性能與良率，為量子產業的成熟打下基礎。
這次與NVIDIA的合作不只是學術研究的突破，也再次證明GPU技術在非傳統運算領域的廣泛潛力。未來若能與AI輔助設計、量子擬真芯片等技術融合，將有望進一步推動量子電腦從理論走向現實。（原文出處）
