Europäischer Supercomputer, der unter Beteiligung der ungarischen Spitzenuniversität gebaut werden soll
Das Projekt Open Supraleitende Quantencomputer wurde am 1. März gestartet und vereint 28 Forschungspartner aus 10 europäischen Ländern mit dem Ziel, einen 1000-Qubit-Quantencomputer zu entwickeln.
Von Ungarns Wissenschaftsinstituten ist die Fakultät für Naturwissenschaften der Technische und wirtschaftliche Universität Budapest (BME TTK) und das Wigner Research Centre for Physics beteiligen sich am OpenSuperQPlus-Projekt und tragen durch theoretische Unterstützung zur Entwicklung des Quantencomputers bei. Diese beiden Institutionen werden an der Entwicklung verschiedener Methoden zur Quantenfehlerkorrektur und fehlertoleranten Berechnungen sowie an der Gestaltung der für den Betrieb des Quantencomputers erforderlichen Softwareprogramme beteiligt sein. Im Auftrag von BME werden die Forschungsaktivitäten von János Károly Asbóth und András Pályi, außerordentlichen Professoren der Abteilung für Theoretische Physik der Fakultät für Naturwissenschaften, überwacht bme.hu schrieb.
Die siebenjährige Zusammenarbeit des bis 2030 geplanten Projekts basiert stark auf den Beiträgen der Forschungsteams mit dem erwarteten Ergebnis der Entwicklung eines 1000-Qubit-Quantencomputers. In der ersten Phase von 3,5 Jahren entwickelt das Konsortium mehrere Systeme zur Bewertung von Hardware und Software sowie zunächst einen 100-Qubit-Quantencomputer für spezielle Anwendungen. In der zweiten Phase des Projekts werden die Wissenschaftler an den kritischen Komponenten des 1000-Qubit-Quantencomputers arbeiten und die technologischen Richtungen der fortgeschrittenen Entwicklung bestimmen. Dieses Projekt soll große Veränderungen in der chemischen Industrie, der Materialwissenschaft, den Optimierungsherausforderungen und dem maschinellen Lernen auslösen.
‘Wir bringen europäische Spezialisten für alle Komponenten eines solchen Quantencomputersystems unter einem einheitlichen Rahmen zusammen ‘sei es im öffentlichen oder privaten SektorDie technologische Herausforderung, Fehler in Quantencomputern zu schlagen und sie hochzuskalieren, braucht alle Hände an Deck aus dem herausragenden Quantenökosystem in Europa, betonte Frank Wilhelm-Mauch, Koordinator des Deutschen Frank Wilhelm-Mauch vom Forschungszentrum Jülich und sprach über die Zielsetzung der Kooperation.
Das OpenSuperQPlus-Projekt erhielt eine Förderung in Höhe von 20 Mio. EUR von der Horizont Europa der Europäischen Union Thematisches Programm Für die erste Phase des Projekts erhält die Naturwissenschaftliche Fakultät der BME Fördermittel in Höhe von 274000 EUR, die von den Teilnehmern für wissenschaftliche Forschungsaktivitäten ausgegeben werden sollen.
Bme.hu interviewte János Asbóth, außerordentlicher Professor der Abteilung für Theoretische Physik und leitender wissenschaftlicher Mitarbeiter des Wigner-Forschungszentrums für Physik, zu dem Projekt. Hier ist das Interview unverändert:
BME: Wir hören heutzutage viel über Quantencomputer Welche Art von Quantencomputern werden bereits auf der Welt verwendet?
János Asbóth: Da diese Technologie noch in den Kinderschuhen steckt, stehen heute nur noch Quantencomputer-Prototypen zur Verfügung, die auf niedrigen Qubits und mit ziemlich verrauschten Teilen arbeiten, vorerst verwendet selbst die fortschrittlichste Hardware noch supraleitende Schaltkreise, während Quantencomputer, die mit im Vakuum schwebenden Atomen arbeiten, ebenfalls vielversprechend sind Sowohl amerikanische als auch europäische Tech-Giganten und Startups haben rund 100-Qubit-Computer auf Basis dieser Hardwares gebaut, die besten sind heute wahrscheinlich die Quantencomputer von IBM und Google, die beide auf supraleitenden Schaltkreisen basieren Der 72-Qubit-Chip von Google ist ziemlich zuverlässig und schnell, während IBM erfolgreich 433 Quantenbits auf einen Chip integriert hat, der sich in der Superconducting-Deficture-Deficture-Deficture-Deficture-Deficture-Deficture-Deficture-Development-Deficture-Deficture-Defictrum-Defictrum-Defictry-Development-Defictras von
BME: Wie sind die ungarischen Partner an dem neuen Projekt beteiligt?
János Asbóth: Das Wigner Research Center und BME TTK werden mit theoretischer Forschung zum Erfolg des Projekts beitragen, zum einen untersuchen sie, welche Algorithmusverfahren zur Verbesserung der Zuverlässigkeit des zu bauenden Quantencomputerprototyps (s) eingesetzt werden können, zum anderen untersuchen sie, welche Aufgaben von diesen Prototypen bereits bearbeitet werden können, einschließlich quantenchemischer Berechnungen, aber auch bestimmter Komponenten des maschinellen Lernens.
BME: Wenn Sie sagen, dass ihre Zuverlässigkeit verbessert werden muss, meinen Sie damit, dass sie nicht zuverlässig genug sind und Fehler machen können?
János Asbóth: Heutige Quantencomputer-Prototypen enthalten eine geringe Anzahl an Quantenbits und sind sehr unzuverlässig Quantenbits neigen dazu, ihre Quanteneigenschaften auch dann zu verlieren, wenn sie allein gelassen werden Und wir lassen sie nicht nur nicht allein sondern führen verschiedene Operationen darauf aus, die Fehler in der Größenordnung von zehntel Prozent beinhalten, obendrein ist der Auslesefehler der Bits von Quantencomputern auch sehr hoch, etwa 1 bis 2%. Die Verbesserung ihrer Zuverlässigkeit ist eine gewaltige technische Herausforderung, bei der auch Software und statistische Mittel hilfreich sein können Hier bietet BME seinen Beitrag zu OpenSuperQPlus: Wir entwickeln Algorithmuslösungen, die dazu beitragen können, die Auswirkungen des von Quantencomputern erzeugten Rauschens zu reduzieren.
BME: Wie unzuverlässig sind sie? gibt es einen Referenzrechner oder werden ihre Berechnungen mit denen herkömmlicher Computer verglichen?
János Asbóth: Zum Zwecke des Benchmarkings können Berechnungen, bei denen wir die Lösung kennen, auf Quantencomputern ausgeführt werden, dies erlaubt die Messung des Rauschpegels der verschiedenen Komponenten.
BME: Glauben Sie, dass es noch traditionelle Computer geben wird, die sogar entwickelt werden?
János Asbóth: Absolut! Quantencomputer werden wahrscheinlich nicht für alltägliche Rechenaufgaben verwendet: Herkömmliche Computer sind viel kosteneffizienter für Aktivitäten wie Textverarbeitung, Webbrowsing und Content-Verbrauch. Quantencomputer eignen sich auch nicht für die Datenspeicherung, da die heiklen Quantenbedingungen ihrer Bits viel stärker Rauschen ausgesetzt sind als bei herkömmlichen Computern.
BME: In welchen Bereichen und für welche Zwecke können diese Quantencomputer eingesetzt werden?
János Asbóth: Es ist wahrscheinlich, dass die Beschleunigung quantenchemischer Berechnungen das erste Anwendungsgebiet sein wird Sowohl die chemische als auch die pharmazeutische Industrie könnten vom Verständnis der Theorie komplexer chemischer Reaktionen profitieren, da dies zu effizienteren Herstellungsprozessen wie einer energieeffizienteren Kunststoffproduktion oder der Entwicklung besserer Arzneimittel führen könnte Es ist leicht zu erkennen, wie ein Quantencomputer, der in der Lage ist, Quantenverschränkung in seinen Bits zu erzeugen, für die Modellierung chemischer Reaktionen mithilfe von Quantenverschränkung nützlich sein könnte Die Antwort darauf, für welche anderen Anwendungen Quantencomputer in Zukunft verwendet werden können, ist noch unklar, aber viele denken intensiv darüber nach.
BME: Warum ist dieses Projekt für die Europäische Union wichtig?
János Asbóth: Das OpenSuperQPlus stellt Ressourcen für die fragmentierte europäische Quantencomputer-Entwicklergemeinschaft bereit, um ihre Bemühungen zu koordinieren, um mit den USA und China in Bezug auf den Bau von Quantencomputern Schritt zu halten. Ziel ist es, durch die Zusammenarbeit europäischer Wissenschaftler bis 2026 einen supraleitenden 100-Qubit-Quantencomputer zu bauen und in diesem Jahrzehnt auch einen 1000-Qubit-Computer im akademischen/Forschungssektor zu konstruieren. Diese klingen vielleicht nach ehrgeizigen Zielen, aber die Entwicklungsziele der führenden Quantencomputerunternehmen der USA (IBM, Google) sind noch gewagter Es ist auch wichtig zu beachten, dass die Lücke im Entwicklungsfortschritt nicht nur zwischen den USA und Europa relevant ist, sondern auch der wissenschaftliche Begriff des wissenschaftliche Bereich offen, der Name ist, der wissenschaftliche Begriff, da der wissenschaftliche Begriff
BME: Wie sind Sie bei der Gründung mit dem Konsortium in Kontakt gekommen?
János Asbóth: BME, das Wigner Research Center for Physics und das Forschungsteam von ELTE zu Quanteninformationen arbeiten im Quantum Information National Laboratory zusammen. Hier wurde erstmals über die Idee nachgedacht, OpenSuperQPlus auf der theoretischen Seite zu verbinden. Wir schrieben im richtigen Moment an Frank Wilhelm-Mauch, den Leiter des Konsortiums, und bauten auf unseren bestehenden persönlichen Beziehungen auf. Er war mit unseren Forschungsprojekten vertraut und dachte, unsere Teilnahme würde für das Konsortium nützlich sein.
BME: Ist es möglich und wenn ja, wie kann man von diesen internationalen Projekten in der Lehre und in der eigenen Forschung profitieren? sind Sie in der Lage, Studierende in dieses Projekt einzubeziehen?
János Asbóth: Ja, wir setzen bereits auf Studierende der BME TTK, die im Bereich der Forschung tätig sind: BSc, MSc und PhD arbeiten alle mit uns zusammen Diese Forschung hat auch viele Vorteile im Hinblick auf unsere Quantenphysik – und Quantencomputer-Fächer an der BME TTK und die enge Zusammenarbeit mit führenden internationalen Forschern ermöglicht es uns, den Studierenden unserer Fakultät modernstes und wettbewerbsfähiges Wissen anzubieten.
BME: Welche Studierenden sind eingeladen, am Projekt teilzunehmen?
János Asbóth: Einige unserer Studenten haben bereits auf Ziele hingearbeitet, die durch das Projekt ebenso definiert wurden; dies ist einer der Gründe, warum wir beitreten konnten Die Forschungsprojekte dieser Studenten werden nun angepasst, damit sie stärker in die Arbeit des Konsortiums einbezogen werden können Dieses Projekt bietet ihnen automatisch eine Schnittstelle, eine Plattform, auf der sie sich der Spitzenforschung anschließen und eng mit ausländischen Wissenschaftlern interagieren können.
BME: Haben Sie mit der Arbeit schon begonnen? Wie viel Zeit müssen Sie voraussichtlich in die Forschung im Rahmen des Projekts investieren?
János Asbóth: Die Arbeiten begannen am 1. März und weil die Verwaltungsverfahren in der EU recht langsam sind, haben wir die Konsortialvereinbarung noch nicht unterzeichnet, aber ein erstes Online-Treffen hat bereits stattgefunden. Unser Kick-off-Treffen ist für Ende Mai geplant, darauf bereiten wir uns jetzt vor und wir haben bereits Kontakt zu anderen Teilnehmern aufgenommen, die wie wir an den theoretischen Aspekten der Arbeit beteiligt sein werden. Der Großteil unserer Forschungszeit wird diesem Projekt gewidmet sein, aber wie ich bereits sagte, wird dies keine große Änderung sein, da sich unsere eigenen Forschungsthemen und die Ziele des Projekts weitgehend überschneiden.
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