Récord en simulación: un superordenador modela un chip cuántico y la corteza cerebral de un ratón

Dos equipos de investigación han logrado simulaciones sin precedentes utilizando algunas de las supercomputadoras más potentes del mundo, modelando tanto un microchip cuántico con detalle atómico como una corteza de ratón casi completa con 10 millones de neuronas. Ambos avances podrían acelerar el desarrollo de hardware cuántico y transformar la investigación en neurociencia.

Investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley y la Universidad de California, Berkeley, completaron una simulación física a escala completa de un microchip cuántico avanzado utilizando 7.168 GPUs NVIDIA de la supercomputadora Perlmutter durante 24 horas. El chip, de 10 mm² y 0,3 mm de espesor, fue discretizado en 11.000 millones de celdas de cuadrícula, lo que permitió capturar detalles de hasta un micrón.

“No tengo conocimiento de que alguien haya realizado modelado físico de circuitos microelectrónicos a la escala completa del sistema Perlmutter”, señaló Andy Nonaka. El equipo, liderado por Nonaka y Zhi Jackie Yao, utilizó la herramienta ARTEMIS para simular la propagación de ondas electromagnéticas, el acoplamiento de señales y la diafonía dentro del chip diseñado por el Laboratorio de Nanoelectrónica Cuántica de Irfan Siddiqi.

“Esta simulación sin precedentes… es un paso crítico adelante para acelerar el diseño y desarrollo de hardware cuántico”, afirmó Bert de Jong. Katie Klymko, ingeniera de computación cuántica de NERSC, la describió como “uno de los proyectos cuánticos más ambiciosos en Perlmutter hasta la fecha”.

Modelar la corteza cerebral de un ratón

En paralelo, una colaboración internacional liderada por el Allen Institute y la University of Electro-Communications de Japón creó una de las simulaciones cerebrales biofísicamente realistas más grandes utilizando la supercomputadora Fugaku, capaz de procesar más de 400 cuatrillones de operaciones por segundo.

El modelo incluye 10 millones de neuronas, 26.000 millones de sinapsis y 86 regiones cerebrales interconectadas de la corteza del ratón. Usando el Brain Modeling ToolKit y el simulador Neulite, los investigadores tradujeron datos reales de la Allen Cell Types Database para capturar estructuras neuronales, activaciones sinápticas y señales eléctricas.

“Esto muestra que la puerta está abierta. Podemos ejecutar este tipo de simulaciones cerebrales de manera efectiva con suficiente poder computacional”, afirmó Anton Arkhipov. El modelo permite estudiar enfermedades como Alzheimer y epilepsia sin emplear tejido vivo.

Presentación en SC25

Ambos trabajos serán presentados en SC25, la principal conferencia de supercomputación, que tendrá lugar del 16 al 21 de noviembre en St. Louis. Las dos simulaciones demuestran que tanto los modelos físicos detallados de chips cuánticos como las representaciones cerebrales biofísicamente precisas ya son posibles con el poder de la supercomputación actual.

Sigue el canal de MeriStation en Twitter. Tu web de videojuegos y de entretenimiento, para conocer todas las noticias, novedades y última hora sobre el mundo del videojuego, cine, series, manga y anime. Avances, análisis, entrevistas, tráileres, gameplays, podcasts y mucho más.

¡Suscríbete! Si estás interesado en licenciar este contenido, pincha aquí.