GENCI/CEA, FZJ und PASQAL verkünden bedeutenden Meilenstein im Hybrid Computing
Erste konkrete Ergebnisse auf 100+-Qubit HPCQS-Systemen ebnen den Weg für hybride HPC/Quantum-Anwendungen
9. November 2023
Im Rahmen der SuperComputing 2023-Konferenz in Denver (SC23) zeigen das Grand Equipement National de Calcul Intensif (GENCI), das Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), das Forschungszentrum Jülich (FZJ) und PASQAL die Fortschritte im Rahmen des europäischen Projekts High-Performance Computer and Quantum Simulator hybrid (HPCQS). HPC-Quantum Computing-Anwendungen in den Bereichen Finanzen, Pharma und Energie nutzen die neuen Quantencomputer, die derzeit an den Supercomputing-Zentren CEA/TGCC (Frankreich) und FZJ/JSC (Deutschland) installiert werden, und liefern bereits konkrete Ergebnisse.
Gegenwärtig liefert PASQAL zwei 100+-Qubit-Quantencomputer an seine ersten Kunden in Frankreich (GENCI/CEA) und Deutschland (FZJ) aus. Diese Geräte, die im Rahmen des europäischen Projekts HPCQS angeschafft und vom EuroHPC Joint Undertaking, Frankreich und Deutschland kofinanziert wurden, werden mit den DC-Supercomputern Joliot-Curie und JURECA gekoppelt.
In den vergangenen Monaten wurden mehrere HPC-Quantencomputer- und Simulationsanwendungen (HPC-QCS) auf der angestrebten 100+-Qubit-Quantencomputerplattform auf der Grundlage neutraler Atome untersucht. An diesen Untersuchungen waren mehrere Industriepartner aus verschiedenen Bereichen beteiligt, die praktische Anwendungsfälle lieferten, die mit Unterstützung des PASQAL-Teams auf das Quantensystem portiert wurden und die Entwicklung effizienterer Medikamente, einen effizienteren Stromverbrauch und Wettbewerbsvorteile beim Risikomanagement ermöglichen.
Ein wichtiges Beispiel dafür ist die Entwicklung eines neuartigen Quantenalgorithmus zur Beschleunigung der Arzneimittelentwicklung. Ende 2021 wurde eine gemeinsame Zusammenarbeit zwischen PASQAL und dem Start-up Qubit Pharmaceuticals eingeleitet, die von der Initiative Pack Quantique (PAQ) der Region Ile-de-France für ein 18-monatiges Projekt kofinanziert wird. Diese Zusammenarbeit zielt darauf ab, das Verständnis der Proteinhydratation zu verbessern, ein entscheidendes Element bei der Bestimmung, wie der Medikamentenkandidat das toxische Verhalten des anvisierten Proteins hemmen kann. Eine vorläufige Version des Algorithmus zur Identifizierung der Anwesenheit von Wassermolekülen in den Bindetaschen eines Proteins wurde auf dem analogen Quantencomputer von PASQAL implementiert, um die theoretischen Vorhersagen mit beeindruckender Übereinstimmung zu validieren. Die Weiterführung dieses Projekts wird durch das Wellcome Trust Quantum for Bio Programm kofinanziert.
PASQAL wird diese Forschung zugunsten kommerzieller und strategischer Vorteile an den Ständen des CEA und des FZJ/JSC auf der SC23 anhand von Live-Demos präsentieren.
Die beiden PASQAL-Quantencomputer werden im kommenden Jahr einem breiten Spektrum europäischer Nutzer zugänglich sein. Sie sind die ersten Bausteine einer gemeinsamen europäischen HPC-QCS-Infrastruktur, die auch die sechs vom EuroHPC JU erworbenen und in Frankreich (GENCI/CEA), Deutschland (LRZ), der Tschechischen Republik (IT4I @ VSB), Polen (PSNC), Spanien (BSC-CNS) und Italien (CINECA) untergebrachten Quantencomputer umfassen wird.
HPCQS-Benutzer können ihre Anwendungen bereits über verschiedene Einstiegspunkte validieren, z. B. über die Pulser-Umgebung, die in den Joliot-Curie- und JURECA-DC-Umgebungen eingesetzt wird, sowie dank des Fernzugriffs auf ein 100+-Qubit-Gerät, das in den Räumlichkeiten von PASQAL in Massy, Frankreich, untergebracht ist. Derzeit führen einige HPCQS-Benutzer des JSC Fernsimulationen auf diesem Gerät durch, um es zu testen und das Phänomen der Quantum many-body scars zu demonstrieren, ein Phänomen, das in letzter Zeit großes Interesse an den Grundlagen der statistischen Quantenphysik und potenziellen Anwendungen der Quanteninformationsverarbeitung geweckt hat. Europäische Endnutzer werden auch bald Zugang zu einem skalierbareren, auf einem Tensornetzwerk basierenden Emulator von PASQAL haben, der EMU-TN genannt und sowohl in Frankreich als auch in Deutschland zum Einsatz kommen wird.
Über HPCQS
HPCQS ist eine offene und evolutionäre Infrastruktur, die in Zukunft durch die Einbeziehung einer Vielzahl von Quantencomputerplattformen auf verschiedenen technologischen Bereitschaftsstufen und durch die Möglichkeit der Integration anderer europäischer Quantenknoten erweitert werden soll. Die HPCQS-Infrastruktur stellt nach der Jülicher UNified Infrastructure for Quantum computing (JUNIQ) einen zweiten Schritt in Richtung einer europäischen Infrastruktur für Quantencomputer und -simulation (EuroQCS) dar, wie sie in der strategischen Forschungsagenda des Europäischen Quantenflaggschiffs 2020 befürwortet wird. Am FZJ ist das HPCQS vollständig in JUNIQ integriert. Während der Vorbereitungen für die Strategische Forschungs- und Industrieagenda (SRIA 2030) für Quantentechnologien in der Europäischen Union wurde der Name der EuroQCS-Infrastruktur in EuroHPC-QCS geändert, um auch die Einbeziehung von HPC zu betonen.
Wichtige Fakten zum Projekt
Akronym: HPCQS
Titel: Hochleistungsrechner und Quantensimulator-Hybrid
Starttermin: 1. Dezember 2021
Dauer: 4 Jahre
Budget: 12 Mio. € (50% finanziert durch EuroHPC JU)
Koordination: Forschungszentrum Jülich, Prof. Dr. Kristel Michielsen
Partner: FZJ, CEA, GENCI, BULL, CNR, NUIG-ICHEC, Universität Innsbruck, EURICE, CNRS, Inria, CINECA, BSC, FlySight, ParityQC und Fraunhofer IAF
Vernetzte dritte Parteien: ParTec, Sorbonne Université und CentraleSupélec
Website: www.hpcqs.eu
X: https://twitter.com/HPCQS_EU
LinkedIn: https://www.linkedin.com/showcase/hpcqs-eu
Über GENCI
GENCI wurde 2007 in Frankreich gegründet und ist eine wichtige Forschungsinfrastruktur. Sie zielt darauf ab, die Nutzung digitaler Simulationen durch Hochleistungsrechnen in Verbindung mit der Nutzung künstlicher Intelligenz und jetzt auch des Quantencomputers zu demokratisieren, um die wissenschaftliche und industrielle Wettbewerbsfähigkeit Frankreichs zu unterstützen.
GENCI ist mit drei Aufgaben betraut:
- Umsetzung der nationalen Strategie für die Bereitstellung von Hochleistungsrechenressourcen, Speicherung und Verarbeitung von Massendaten im Zusammenhang mit KI-Technologien zum Nutzen der offenen wissenschaftlichen Forschung in Frankreich in Zusammenarbeit mit den drei nationalen Rechenzentren.
- Unterstützung bei der Schaffung eines integrierten HPC-Ökosystems auf nationaler und europäischer Ebene.
- Förderung der digitalen Simulation durch HPC in der akademischen Forschung und in der Industrie.
GENCI ist ein ziviles Unternehmen, das zu 49 % dem französischen Staat gehört, vertreten durch das Ministerium für Hochschulwesen und Forschung, zu 20 % dem CEA, zu 20 % dem CNRS, zu 10 % den Universitäten, vertreten durch France Universités, und zu 1 % Inria.
Über CEA
Das CEA hat die Aufgabe, die öffentlichen Entscheidungen zu lenken und die wissenschaftlichen und technischen Mittel bereitzustellen, die die Zivilgesellschaft (Unternehmen und lokale Behörden) benötigt, um die großen gesellschaftlichen Veränderungen wie die Energiewende, die digitale Transformation, die zukünftige Gesundheitsversorgung, die Verteidigung und die globale Sicherheit besser zu bewältigen. Der Auftrag des Instituts wird von 20.000 Mitarbeitern und 9 Forschungszentren unterstützt, die mit großen Forschungseinrichtungen ausgestattet sind und ein innovatives Umfeld bieten, das akademische und industrielle Partnerschaften in Frankreich, Europa und im Ausland fördert. Für weitere Informationen besuchen Sie www.cea.fr
Über PASQAL
PASQAL baut Quantencomputer aus geordneten neutralen Atomen in 2D- und 3D-Arrays, um seinen Kunden einen praktischen Quantenvorteil zu verschaffen und Probleme der realen Welt zu lösen. PASQAL wurde 2019 aus dem Institut d'Optique heraus von Georges-Olivier Reymond, Christophe Jurczak, Professor Dr. Alain Aspect, Nobelpreisträger für Physik, 2022, Dr. Antoine Browaeys und Dr. Thierry Lahaye gegründet. PASQAL hat bisher mehr als 140 Mio. EUR an Finanzmitteln erhalten.
Kontakt
Prof. Dr. Kristel Michielsen
Head of the division HPC for Quantum Systems Head of the Jülich UNified Infrastructure for Quantum computing (JUNIQ) Group Leader of the Research Group Quantum Information Processing Professor Quantum Information Processing at RWTH Aachen University Spokesperson of Helmholtz Information Program 1, Topic 1, and PI in Topics 1 and 2
- Institute for Advanced Simulation (IAS)
- Jülich Supercomputing Centre (JSC)
Raum R 340