Supercomputer europeo da costruire con la partecipazione della massima università ungherese
Il progetto denominato Open Superconducting Quantum Computers è stato lanciato il 1° marzo unendo 28 partner di ricerca provenienti da 10 paesi europei con l’obiettivo di sviluppare un computer quantistico da 1000 qubit.
Degli istituti scientifici ungheresi, la Facoltà di Scienze Naturali del Università di Tecnologia ed Economia di Budapest (BME TTK) e il Wigner Research Center for Physics partecipano al progetto OpenSuperQPlus contribuendo allo sviluppo del computer quantistico fornendo supporto teorico Queste due istituzioni saranno coinvolte nello sviluppo di vari metodi per la correzione degli errori quantistici e i calcoli tolleranti ai guasti e anche nella progettazione dei programmi software necessari per il funzionamento del computer quantistico. Per conto di BME, le attività di ricerca saranno supervisionate da János Károly Asbóth e András Pályi, professori associati del Dipartimento di Fisica Teorica della Facoltà di Scienze Naturali, bme.hu ha scritto.
La cooperazione del progetto, durata sette anni, che durerà fino al 2030, si basa fortemente sui contributi dei gruppi di ricerca con l’esito atteso dello sviluppo di un computer quantistico da 1000 qubit. Nella prima fase di 3,5 anni, il consorzio sta sviluppando diversi sistemi per la valutazione di hardware e software, nonché inizialmente un computer quantistico da 100 qubit per applicazioni speciali. Nella seconda fase del progetto, gli scienziati lavoreranno sui componenti critici del computer quantistico da 1000 qubit e determineranno le direzioni tecnologiche dello sviluppo avanzato. Si prevede che questo progetto innescherà importanti cambiamenti nell’industria chimica, nella scienza dei materiali, nelle sfide di ottimizzazione e nell’apprendimento automatico.
‘Stiamo riunendo specialisti europei per tutti i componenti di un tale sistema di calcolo quantistico sotto un quadro unificato (Servizio pubblico o privato) La sfida tecnologica di sconfiggere gli errori nei computer quantistici e di ampliarli ha bisogno di tutti gli uomini sul ponte dall’ eccezionale ecosistema quantistico in Europa, ha sottolineato Frank Wilhelm-Mauch, coordinatore del tedesco Frank Wilhelm-Mauch di Forschungszentrum Jülich parlando dell’obiettivo della cooperazione.
Il progetto OpenSuperQPlus ha ricevuto un finanziamento di 20 milioni di euro dal Orizzonte Europa dell’Unione Europea programma tematico Per la prima fase del progetto, la Facoltà di Scienze Naturali di BME riceve un finanziamento di 274000 EUR da spendere per attività di ricerca scientifica da parte dei partecipanti.
Bme.hu ha intervistato János Asbóth, professore associato del Dipartimento di Fisica Teorica e ricercatore senior del Centro di Ricerca di Fisica Wigner sul progetto. Ecco l’intervista invariata:
BME: Oggigiorno si sente parlare molto di computer quantistici, che tipo di computer quantistici sono già utilizzati nel mondo?
János Asbóth: Poiché questa tecnologia è ancora agli inizi, sono ora disponibili solo prototipi di computer quantistici, che funzionano su qubit bassi e con parti abbastanza rumorose, per il momento anche l’hardware più avanzato utilizza ancora circuiti superconduttori mentre i computer quantistici che lavorano con atomi fluttuanti nel vuoto sono anche promettenti Sia i giganti tecnologici americani che quelli europei e le startup hanno costruito circa computer da 100 qubit basati su questi hardware, i migliori oggi sono probabilmente i computer quantistici di IBM e Google, entrambi basati su circuiti superconduttori, il chip da 72 qubit di Google è abbastanza affidabile e veloce mentre IBM ha integrato con successo 433 bit quantistici su un chip anche se la sua affidabilità è probabilmente significativamente più scarsa Nel mondo accademico, Open nel nome del progetto si riferisce allo sviluppo aperto, uno dei computer quantistici superconduttori più eccezionali è stato costruito da ETH a Zurigo e mentre è solo a 17 qubit, questo è il primo dispositivo con cui è stata ottenuta la correzione degli errori quantistici con misurazioni ripetute Questo sviluppo faceva parte del progetto OpenSuperQ, che ora è continuato sotto il nome OpenSuperQPlus.
BME: Come sono coinvolti i partner ungheresi nel nuovo progetto?
János Asbóth: Il Wigner Research Center e BME TTK contribuiranno al successo del progetto con la ricerca teorica, da un lato stanno studiando quali procedure di algoritmo possono essere utilizzate per migliorare l’affidabilità del prototipo o dei prototipi di computer quantistici da costruire, dall’altro stanno esaminando quali compiti possono già essere elaborati da questi prototipi, compresi i calcoli di chimica quantistica ma anche alcuni componenti dell’apprendimento automatico.
BME: Quando dici che la loro affidabilità deve essere migliorata, intendi dire che non sono abbastanza affidabili, possono commettere errori?
János Asbóth: I prototipi di computer quantistici di oggi contengono un basso numero di bit quantistici e sono molto inaffidabili I bit quantistici sono inclini a perdere le loro proprietà quantistiche anche quando vengono lasciati soli E non solo non li lasciamo soli ma eseguiamo varie operazioni su di essi, che comportano errori nella magnitudo del decimo di percento Oltre a questo, anche l’errore di lettura dei bit dei computer quantistici è molto elevato, circa dall’1 al 2% Il miglioramento della loro affidabilità è una sfida tecnica enorme dove possono essere utili anche software e mezzi statistici È qui che BME offre il suo contributo a OpenSuperQPlus: stiamo sviluppando soluzioni di algoritmi che possono aiutare a ridurre l’impatto del rumore generato dai computer quantistici.
BME: Quanto sono inaffidabili? esiste un computer di riferimento o i loro calcoli sono confrontati con quelli dei computer tradizionali?
János Asbóth: Ai fini del benchmarking, i calcoli in cui conosciamo la soluzione possono essere eseguiti su computer quantistici. Ciò consente di misurare il livello di rumore dei vari componenti.
BME: Pensi che i computer tradizionali saranno ancora in giro e saranno anche sviluppati?
János Asbóth: Assolutamente! i computer quantistici saranno difficilmente utilizzati per le attività di calcolo quotidiane: i computer tradizionali sono molto più efficienti in termini di costi per attività come l’elaborazione di testi, la navigazione web e il consumo di contenuti I computer quantistici non sono adatti nemmeno per l’archiviazione dei dati poiché le delicate condizioni quantistiche dei loro bit sono molto più esposte al rumore rispetto al caso dei computer tradizionali.
BME: In quali aree e per quali scopi questi computer quantistici possono essere utilizzati?
János Asbóth: È probabile che l’accelerazione dei calcoli chimici quantistici sarà la prima area di applicazione Sia l’industria chimica che quella farmaceutica potrebbero trarre vantaggio dalla comprensione della teoria delle reazioni chimiche complesse in quanto ciò potrebbe portare a processi di produzione più efficienti come una produzione plastica più efficiente dal punto di vista energetico o lo sviluppo di medicinali migliori È facile vedere come un computer quantistico che sia in grado di generare entanglement quantistico nei suoi bit potrebbe essere utile per modellare le reazioni chimiche utilizzando l’entanglement quantistico La risposta a quali altre applicazioni i computer quantistici possono essere utilizzati in futuro non è ancora chiara ma molti ci stanno pensando intensamente.
BME: Perché questo progetto è importante per l’Unione Europea?
János Asbóth: L’OpenSuperQPlus fornisce risorse alla frammentata comunità europea degli sviluppatori di computer quantistici per coordinare i loro sforzi al fine di tenere il passo con gli USA e la Cina per quanto riguarda la costruzione di computer quantistici L’obiettivo è quello di costruire un computer quantistico superconduttore da 100 qubit attraverso la collaborazione di scienziati europei fino al 2026 e anche di costruire un computer da 1000 qubit nel settore accademico/della ricerca in questo decennio Questi possono suonare come obiettivi ambiziosi ma gli obiettivi di sviluppo delle principali società di calcolo quantistico degli USA (IBM, Google) sono ancora più audaci È anche importante notare che il divario nel progresso dello sviluppo non è rilevante solo tra gli USA e l’Europa ma anche tra il mondo accademico e il settore privato, questo è il motivo per cui il progetto ha il termine ‘aperto’ nel suo nome in quanto l’ambizione è quella di realizzare uno sviluppo scientifico aperto.
BME: Come sei entrato in contatto con il consorzio quando si stava formando?
János Asbóth: BME, il Wigner Research Center for Physics e il gruppo di ricerca di ELTE sull’informazione quantistica lavorano insieme nel Quantum Information National Laboratory, è qui che è stata presa in considerazione per la prima volta l’idea di unirci a OpenSuperQPlus dal punto di vista teorico. Abbiamo scritto a Frank Wilhelm-Mauch, il capo del consorzio, nel momento giusto basandosi sulle nostre relazioni personali esistenti. Conosceva i nostri progetti di ricerca e pensava che la nostra partecipazione sarebbe stata utile per il consorzio.
BME: È possibile e se sì, come beneficiare di questi progetti internazionali nell’insegnamento e nella propria ricerca? sei in grado di coinvolgere gli studenti in questo progetto?
János Asbóth: Sì, ci affidiamo già agli studenti di BME TTK attivi nel campo della ricerca: BSc, MSc e PhD stanno tutti lavorando con noi Questa ricerca ha anche molti vantaggi in termini di fisica quantistica e materie di calcolo quantistico presso BME TTK e la stretta collaborazione con i principali ricercatori internazionali ci consente di offrire conoscenze all’avanguardia e competitive agli studenti della nostra facoltà.
BME: Quali studenti sono invitati a partecipare al progetto?
János Asbóth: Alcuni dei nostri studenti hanno già lavorato per obiettivi definiti dal progetto pure; questo è uno dei motivi per cui abbiamo potuto aderire I progetti di ricerca di questi studenti saranno ora adeguati per consentire loro di essere maggiormente coinvolti nel lavoro del consorzio Questo progetto offre loro automaticamente un’interfaccia, una piattaforma dove possono unirsi alla ricerca all’avanguardia e interagire da vicino con scienziati stranieri.
BME: Hai già iniziato il lavoro? quanto tempo prevedi di dover investire nella ricerca nell’ambito del progetto?
János Asbóth: I lavori sono iniziati il 1° marzo e poiché le procedure di amministrazione sono piuttosto lente nell’UE, non abbiamo ancora firmato l’accordo consortile ma si è già svolto un primo incontro online Il nostro kick-off meeting è previsto per la fine di maggio, questo è ciò a cui ci stiamo preparando ora e abbiamo già contattato altri partecipanti che, come noi, saranno coinvolti negli aspetti teorici del lavoro La maggior parte del nostro tempo di ricerca sarà dedicato a questo progetto ma, come ho detto prima, questo non sarà un cambiamento importante poiché i nostri temi di ricerca e gli obiettivi del progetto si sovrappongono ampiamente.
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