Zwei Quantenrechner für HPCQS

HPCQS, das auf vier Jahre angelegte paneuropäische hybride HPC/Quanten-Pilotprojekt, zielt auf die Entwicklung, den Einsatz und die Koordinierung einer Cloud-basierten europäischen föderierten Infrastruktur ab. Zwei Quantencomputer mit jeweils mehr als 100 Quantenbits (Qubits) werden eng in zwei Tier-0-HPC-Systeme integriert sein: im System Joliot-Curie von GENCI, das bei CEA/TGCC betrieben wird, und im modularen Supercomputer JUWELS am Jülich Supercomputing Centre (JSC). Die nahtlose Integration von Quantenhardware mit klassischen Rechenressourcen zu einem Hybridsystem ist ein wesentlicher Schritt, um die Leistung von Quantencomputern für erste praktische Anwendungen zu nutzen.

Um diese Ziele zu erreichen, haben GENCI und das Forschungszentrum Jülich mit Unterstützung des European High Performance Computing Joint Undertaking (EuroHPC JU) und des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) ein gemeinsames Verfahren zur öffentlichen Ausschreibung innovativer Lösungen (PPI) gestartet, um zwei Quantensimulatoren zu erwerben, die mindestens 100 Qubits steuern können. Im Rahmen dieses PPI-Verfahrens wurde der analoge Fresnel-Quantensimulator des französischen Start-up-Unternehmens PASQAL ausgewählt, der auf der Technologie neutraler Atome basiert, die in 2D/3D-Arrays optischer Pinzetten angeordnet sind und in ihren Rydberg-Zuständen wechselwirken. Jeder Fresnel-Simulator wird mit einem Tier-0-System gekoppelt sein und als Quantenbeschleuniger für bestimmte Aufgaben in den Bereichen Optimierung, Quantenchemie und maschinelles Lernen dienen.

Einer der Fresnel-Quantensimulatoren wird in der zweiten Hälfte des Jahres 2023 in der Jülich UNified Infrastructure for Quantum computing (JUNIQ) am Forschungszentrum Jülich installiert werden. In der Zwischenzeit wird PASQAL einen frühzeitigen Fernzugriff auf das hauseigene Fresnel-System ermöglichen, um die Aktivitäten von HPCQS im Hinblick auf die Bereitstellung eines vollständigen hybriden Software-Stacks voranzutreiben, einschließlich Cloud-Zugang, Ressourcenmanagement von hybriden Arbeitslasten, Tools und Bibliotheken, Benchmarking und Zertifizierung sowie Leistungsanalyse.

"HPCQS ist die ideale Fortsetzung der Pläne und Aktivitäten zum hybriden Quanten-HPC-Computing, die wir in Deutschland mit JUNIQ auf europäischer Ebene gemeinsam mit unseren exzellenten Partnern begonnen haben", erklärt Prof. Thomas Lippert vom JSC. "Mit HPCQS realisieren wir weltweit als erste eine tiefe Integration von HPC und Quantencomputing auf Basis des modularen Supercomputings und bringen Europa mit dieser innovativen Technologie an die Spitze der Forschung."

Kontakt: Prof. Kristel Michielsen