Quan­ten-Super­compu­ting für Eu­ropa

In Europa wird die Ära des hybriden Quanten-Hochleistungsrechnens eingeläutet: Im Rahmen der europäischen HPC-Initiative werden zwei Quantensimulatoren mit jeweils mehr als 100 Qubits in Supercomputern an europäischen HPC-Zentren integriert. Für das Vorhaben stehen in den nächsten vier Jahren 12 Millionen Euro zur Verfügung. Experten der Uni Innsbruck sind daran beteiligt.
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Bild: Europäische HPC-Zentren werden mit Quantensimulatoren ausgestattet. (Credit: colourbox.de)

Das European High-Performance Computing Joint Undertaking (EuroHPC JU) ist eine gemeinsame Initiative der EU, europäischer Länder und privater Partner, das derzeit ein weltweit wettbewerbsfähiges Supercomputing-Ökosystem in Europa etabliert. In dieses sollen nun auch zwei Quantensimulatoren mit 100+ Qubits integriert werden. Dafür steht ein Budget von 12 Millionen Euro zu Verfügung, das zu gleichen Teilen von EuroHPC JU und den teilnehmenden Mitgliedsstaaten bereitgestellt wird. 

Europäische Infrastruktur

Das Projekt HPCQS zielt darauf ab, zwei Quantensimulatoren mit jeweils mehr als 100 Quantenbits mit bestehenden HPC-Einrichtungen zu verbinden. Die nahtlose Integration von Quantenhardware in klassische Rechenressourcen ist ein wichtiger Schritt, um die Leistung von Quantencomputern für erste praktische Anwendungen nutzbar zu machen. Um dieses Ziel zu erreichen, bringt HPCQS führende Quanten- und Supercomputer-Expertinnen und -Experten aus Wissenschaft und Industrie aus sechs europäischen Ländern zusammen. Beteiligt an dem Vorhaben sind auch die Universität Innsbruck und das Spin-off-Unternehmen ParityQC. In dem Pilotprojekt wird eine Programmierplattform für den Quantensimulator entwickelt. Sie basiert auf zwei europäischen Softwarelösungen, der Quantum Learning Machine von Atos und dem Parastation Modulo von ParTec. Zusammen ermöglichen diese Technologien erstmals die tiefe, latenzarme Integration von Quantensimulatoren in klassische modulare HPC-Systeme. Ziel ist eine Hardware-unabhängige Programmierumgebung für Quantencomputing und hybride Quanten-HPC-Anwendungen für die Endanwender. „Die HPCQS-Infrastruktur ist ein erster Schritt auf dem Weg zu einer europäischen Infrastruktur für Quantencomputer und Quantensimulation (EuroQCS), wie sie in der strategischen Forschungsagenda des europäischen Quantenflaggschiffs gefordert wird“, betonten die ParityQC-Gründer Wolfgang Lechner und Magdalena Hauser.

Offene Plattform

Durch die gemeinsamen Anstrengungen von Hochschulen, Forschungseinrichtungen und Unternehmen soll die Wettbewerbsfähigkeit Europas in diesem Technologiebereich gefördert werden. Dazu werden erste Anwendungen ausgelotet, die mit komplexen Simulationen und Optimierungsproblemen zusammenhängen. Letztere finden sich beispielsweise in der Material- und Medikamentenentwicklung, in der Logistik und im Transportwesen sowie in vielen anderen relevanten Anwendungsfällen. „HPCQS ist eine offene Infrastruktur, die in Zukunft erweitert werden soll, indem eine Vielfalt von Quantencomputerplattformen auf verschiedenen technologischen Stufen eingeschlossen und die Integration anderer europäischer Quantenknoten ermöglicht werden“, sagt Rick van Bijnen von der Uni Innsbruck.

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