Quantenprozessoren Jade und Ruby eingeweiht
Meilenstein für Europas hybride Hochleistungsrechen- und Quantum-Infrastruktur am Forschungszentrum Jülich und in Paris.
Das europäische Projekt High-Performance Computing and Quantum Simulator hybrid (HPCQS) hat einen wichtigen Meilenstein erreicht: Mit der Einweihung der beiden Quantenprozessoren von Pasqal, Jade und Ruby, die am Forschungszentrums Jülich (FZJ) und am Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA) installiert sind, gelingt erstmals die erfolgreiche Integration dieser neuen Generation von Quantenrechnern in bestehende Hochleistungsrechner (HPC)-Umgebungen.
Möglich wurde dies durch das EuroHPC Joint Undertaking – ein entscheidender Schritt hin zu einer praktischen Nutzung von Quantencomputing als Bestandteil der wissenschaftlichen und industriellen Rechenlandschaft Europas. Damit erfüllt das Projekt auch ein Ziel des Digital Compass 2030 der Europäischen Kommission: Bis 2025 soll Europa seinen ersten Computer mit Quantenbeschleunigung in Betrieb nehmen und damit die Grundlage schaffen, bis 2030 eine führende Rolle im Bereich der Quantenfähigkeiten einzunehmen.
Am 13. November wurden die Quantenprozessoren Jade und Ruby im Rahmen einer gemeinsamen Dreifach-Veranstaltung im FZJ, im CEA und bei der Europäischen Kommission gemeinsam eingeweiht – ein Symbol für die enge europäische Zusammenarbeit im Projekt. Dabei wurden die Quanten Prozessoren, die im Jülich Super Computing Centre (JSC) beziehungsweise im Très Grand Centre de Calcul (TGCC) in Paris stehen, vorgestellt.
Die Quantenprozessoren (QPUs) wurden vom französischen Unternehmen Pasqal vorgefertigt, und anschließend in die Rechenzentren von CEA und FZJ integriert. Da die QPUs nur Standardressourcen wie Strom, Netzwerk und Kühlwasser benötigen, sind sie vollständig mit den bestehenden HPC-Umgebungen kompatibel.
Mehr zum JSC
100 Qubits für Jülich
Schnellster Rechner in Europa
Pasqals Technologie basiert auf Arrays neutraler Atome, die mithilfe von Lasern in programmierbaren Geometrien für Quantenoperationen gefangen und manipuliert werden. Diese Systeme arbeiten bei Raumtemperatur und mit geringem Stromverbrauch, was sie besonders robust und skalierbar macht. Durch die Kombination von optischer Präzision und natürlich identischen Atomen entsteht eine einzigartige Plattform, die für Quantencomputing im industriellen Maßstab ausgelegt ist.
Neben der Hardware steht daher die nahtlose Verbindung zwischen Quanten- und klassischer Technologie im Mittelpunkt. Durch hybride Ansätze, also die Verbindung von Quantencomputern mit Supercomputern, und die Integration von künstlicher Intelligenz können komplexe Fragestellungen auf völlig neue Weise adressiert werden. Jade, der 100-Qubit-Quantensimulator der französischen Firma Pasqal, und der Jülicher Supercomputer JURECA bilden ein solches Hybridsystem. Die Verknüpfung der beiden Rechnertypen erfolgt in Jülich über die „JUelicher Nutzer-Infrastruktur für Quantencomputing“ JUNIQ.
JUNIQ bietet Wissenschaft und Wirtschaft einen Zugang zu einer Vielzahl von Quantensystemen in unterschiedlichen Entwicklungsstufen: von hochmodernen kommerziellen Systemen wie dem D-Wave-Quantenannealer über Quantensimulatoren wie JADE bis hin zu kontinuierlich optimierten, experimentellen Quantencomputern von Projekten wie QSolid und OpenSuperQPlus.
Die Quantenprozessoren sind direkt in die HPC-Umgebung eingebunden, und lassen sich über gängige Workload-Management-Systeme wie SLURM ansteuern – Forschende können also hybride Quanten- und klassische Berechnungen mit vertrauten Befehlen steuern. So wird Quantenrechnen zu einer natürlichen Erweiterung der klassischen HPC-Infrastruktur.
Das Konsortium hat einen speziellen HPC-Quantum-Computing-Software-Stack entwickelt, der auf industriellen und Open-Source-Softwarekomponenten basiert, darunter Eviden Qaptiva, ParTecs ParaStation Modulo, Slurm und das Pasqal SDK. Der Software-Stack ist mit den Plattformen Qaptiva und myQLM von Eviden kompatibel und unterstützt Anwendungen in den Bereichen Optimierung, Simulation und maschinelles Lernen. Durch die Überbrückung der Kluft zwischen Quantenphysik und realer Berechnung ermöglicht die HPCQS-Infrastruktur die direkte Einbettung von Quantenressourcen in industrielle Arbeitsabläufe. [FZ Jülich / dre]
