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Mit dem Projekt „High-Performance Computer and Quantum Simulator hybrid“ (HPCQS) tritt Europa in eine neue Ära des hybriden Quanten-Hochleistungsrechnens ein. Ziel ist es, zwei Quantensimulatoren mit jeweils über 100 Qubits eng mit zwei europäischen Supercomputern zu verbinden.

Das Infrastrukturprojekt ist Teil der Forschungs- und Innovationsaktion „Advanced pilots towards the European exascale Supercomputers“ und wird gefördert durch das European High-Performance Computing Joint Undertaking (EuroHPC JU) mit Sitz in Luxemburg. HPCQS verfügt über ein Gesamtbudget von 12 Millionen Euro über 4 Jahre, das zu gleichen Teilen von EuroHPC JU und den teilnehmenden Mitgliedsstaaten finanziert wird, so Forschungszentrum Jülich in einer Pressemeldung.

Föderierter Infrastruktur

EuroHPC JU ist eine gemeinsame Initiative der EU, europäischer Länder und privater Partner zur Entwicklung eines Supercomputing-Ökosystem von Weltrang in Europa. Ziel des HPCQS-Projekts mit seinem ambitionierten Forschungsprogramm, das am 1. Dezember startet, ist es, über eine öffentliche Ausschreibung (Public Procurement of Innovative Solutions, PPI) zwei Quantensimulatoren mit mehr als 100 Quantenbits (Qubits) zu erwerben und in Betrieb zu nehmen. Das Jülich Supercomputing Centre (JSC) am Forschungszentrum Jülich ist eines der fünf teilnehmenden europäischen HPC-Zentren mit Prof. Kristel Michielsen als Projektkoordinator.

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HPCQS zielt darauf ab, eine europäische föderierte Infrastruktur zu entwickeln, einzurichten und zu koordinieren. Diese wird zwei Quantensimulatoren (QS) mit jeweils mehr als 100 Qubits beinhalten, die mit zwei Rechensystemen der höchsten Leistungsklasse verbunden werden sollen: mit dem modularen Supercomputer JUWELS, Europas schnellstem Superrechner im Jülich Supercomputing Centre (JSC), sowie dem Höchstleistungsrechner Joliot Curie, der von der nationalen französischen Supercomputing-Agentur GENCI im Supercomputing-Zentrum TGCC des französischen Kommissariats für Atomenergie und alternative Energien (CEA) betrieben wird. Die nahtlose Integration von Quantenhardware mit klassischen Rechenressourcen zur Schaffung eines Hybridsystems wird als wesentlicher Schritt angesehen, um die Leistung von Quantencomputern für erste praktische Anwendungen zu nutzen.

Wettbewerbsfähigkeit

Durch die Bündelung der Anstrengungen von Hochschulen, einschließlich Forschungs- und Technologieorganisationen, und der Industrie wird Europa seine künftige Wettbewerbsfähigkeit fördern, indem es Anwendungen im Zusammenhang mit komplexen Simulationen und Optimierungsproblemen, wie z. B. Material- und Medikamentenentwicklung, Logistik und Transport und viele andere relevante Anwendungsfälle, in Angriff nimmt. HPCQS wird eine Schlüsselrolle spielen, indem es Forschungseinrichtungen und der Industrie ermöglicht, die neuen Quantentechnologien zu nutzen und Lösungen für komplexe Probleme zu finden.

HPCQS ist eine offene und evolutionäre Infrastruktur, die in Zukunft durch die Einbeziehung einer Vielzahl von Quantencomputerplattformen auf verschiedenen technologischen Reifestufen und durch die Möglichkeit der Integration anderer europäischer Quantenknoten erweitert werden soll.

Unterstützung von Quanten-Start-ups

Die HPCQS-Infrastruktur ist damit ein erster Schritt auf dem Weg zu einer europäischen Infrastruktur für Quantencomputing und -simulation (European Quantum Computing and Simulation Infrastructure, EuroQCS), wie sie in der strategischen Forschungsagenda des europäischen Quanten-Flaggschiffprojekts befürwortet wird.

„Der Zugang zur HPCQS-Infrastruktur wird es ermöglichen, das breite Wissen und neu entstehende technologische Lösungen auszuschöpfen, die man im akademischen und industriellen europäischen Umfeld findet, und die dabei von Experten aus den europäischen HPC-Zentren unterstützt werden“, erklärt Prof. Kristel Michielsen. „Darüber hinaus wird HPCQS die laufenden Anstrengungen in Europa zur Unterstützung von Quanten-Start-ups durch die Anwendung der Quantentechnologie durch akademische Einrichtungen und die Industrie stärken.“

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