24. Mai 2023
Das Forschungszentrum Jülich, GENCI und CEA geben heute bekannt, dass sie im Rahmen des paneuropäischen hybriden HPC/Quantum-Pilotprojekts HPCQS Zugang zu hardware-agnostischen (EVIDEN QaptivaTM) und hardware-spezifischen (PASQAL Pulser) Programmier- und Emulationsumgebungen bieten werden. Diese ersten Dienste werden es den europäischen Forschungsgemeinschaften ermöglichen, sich auf die Ankunft von zwei 100plus-Qubit-PASQAL-Quantensimulatoren vorzubereiten, von denen einer am Jülich Supercomputing Centre (JSC) und einer bei CEA/TGCC bis Ende dieses Jahres installiert werden soll. In der Zwischenzeit werden das FZJ, GENCI und CEA schrittweise weitere Emulatoren dieser Art, von analogen Fresnel-Quantencomputern auf der Grundlage der Technologie der neutralen Atome, einrichten und den Fernzugriff auf ein identisches Fresnel-System ermöglichen, das von PASQAL betrieben wird.
Das im Dezember 2021 gestartete HPCQS zielt darauf ab, eine europäische föderierte Infrastruktur zu entwickeln, einzurichten und zu koordinieren, die zwei Quantensimulatoren, die beide mehr als 100 Qubits steuern, eng miteinander verknüpft. Der eine befindet sich im Tier-0-HPC-System Joliot Curie von GENCI, welches bei TGCC gehostet und betrieben wird, und der andere im modularen Supercomputer JUWELS am JSC. Das European High-Performance Computing Joint Undertaking (EuroHPC JU) und sechs europäische Länder (Deutschland, Frankreich, Irland, Italien, Österreich und Spanien) sind bereits an HPCQS beteiligt.
Die nahtlose Integration von Quanten-Hardware mit klassischen Rechenressourcen zur Schaffung eines Hybridsystems ist ein wesentlicher Schritt nach vorn, um die Leistung von Quantencomputern für erste praktische Anwendungen nutzbar zu machen.
Durch die Bereitstellung des Zugangs zu den Programmier- und Emulationsumgebungen vor der Implementierung der Quantensimulatoren ermutigen FZJ, GENCI und CEA potenzielle Endnutzer, hybride HPC/Quantensimulationen zu erforschen, um von diesen neuen Beschleunigern zu profitieren. Um dieses Ziel zu erreichen, werden EVIDEN und PASQAL Schulungsveranstaltungen zu myQLM (Teil von QaptivaTM) und Pulser organisieren. In den kommenden Wochen wird die Programmierumgebung um die Emulatoren des geplanten PASQAL-Fresnel-Systems erweitert, so dass die Benutzer Algorithmen entwickeln können, die sich mit größerer Wahrscheinlichkeit auf einem echten Quantensimulator korrekt verhalten.
"Die Nutzer sind begeistert, mit den verschiedenen Werkzeugen, die im Rahmen von HPCQS zur Verfügung gestellt werden, Fachwissen über die Programmierung von Quantensimulatoren zu erlangen, um sich auf die Ankunft der Fresnel-Geräte vorzubereiten", erklärte Prof. Kristel Michelsen, Leiterin der Abteilung für Quantencomputer am JSC. Jacques-Charles Lafoucrière, Programmdirektor beim CEA, fügte hinzu: "Durch die Bereitstellung eines stufenweisen Zugangs zu Programmierumgebungen und Emulatoren wollen wir die Akzeptanz bei verschiedenen Endnutzergemeinschaften fördern und sicherstellen, dass sie die richtigen Fähigkeiten erwerben, um von den tatsächlichen Quantensimulatoren zu profitieren, sobald diese verfügbar sind."
HPCQS zielt auch darauf ab, neue und vielversprechende Technologien für das Quantencomputing zu beobachten und zu bewerten. Daher bieten das FZJ, GENCI und CEA zusätzlich den Zugang zu anderen Programmierumgebungen in der gleichen Weise wie myQLM und Pulser. Beispiele sind Qiskit, Cirq, D-Wave Systems Ocean und das Paradigma des Linear-Optics Quantum Computing (LOQC) mit Perceval (Quandela). In Kürze werden die Nutzer auch NVIDIA cuQuantum erkunden können. Weitere innovative Frameworks, die an zusätzliche Technologien wie Siliziumspins in Kohlenstoffnanoröhren oder Cat-Qubits gebunden sind, sollten bald folgen, ebenso wie Anwendungsbibliotheken, die dieses Ökosystem ergänzen und bereichern.
Im Rahmen von EuroHPC JU, das in den kommenden Monaten sechs weitere Quantencomputer aufstellen wird, trägt HPCQS dazu bei, den Weg für die Einführung dieser neuen Geräte zu ebnen, die zu einer europaweiten föderierten hybriden HPC/Quantencomputer- und Simulationsinfrastruktur (HPC-QCS) hinzugefügt werden sollen. Die Einführung weiterer Dienste zum Nutzen der europäischen Forschungsgemeinschaften ist geplant.
Akronym: HPCQS
Titel: High-Performance Computer and Quantum Simulator hybrid
Starttermin: 1. December 2021, Dauer: 4 Jahre
Budget: Mio Euro (50% finanziert durch EuroHPC)
Koordination: Forschungszentrum Jülich, Prof. Dr Kristel Michielsen
Partner: FZJ, CEA, GENCI, BULL, CNR, NUIG-ICHEC, Universität Innsbruck, EURICE, CNRS, Inria, CINECA, BSC, FlySight, ParityQC, Fraunhofer IAF
Verlinkte dritte Parteien: ParTec, Sorbonne Université, CentraleSupélec
