Pierwsza instalacja europejskiego komputera kwantowego EuroQCS-Poland

Pierwsza instalacja europejskiego komputera kwantowego EuroHPC JU zostanie zrealizowana w oparciu o technologię spułapkowanych jonów. W jego wnętrzu znajdzie się ponad dwadzieścia programowalnych kubitów. Użytkownikami komputera będą naukowcy, przedstawiciele przemysłu oraz sektora publicznego z całej Europy. EuroQCS-Poland będzie wspierał rozwój aplikacji dla europejskiego przemysłu, nauki i społeczeństwa.

Całkowity koszt instalacji komputera kwantowego EuroQCS-Poland to 12,28 mln euro. EuroHPC JU zapewnia 50% tej kwoty oraz 50% kosztów integracji i kosztów operacyjnych tej maszyny. Drugą połowę sumy stanowiącej koszt EuroQCS-Poland zapewni Ministerstwo Cyfryzacji.

Komputer kwantowy zostanie zintegrowany z klasycznym systemem superkomputerowym, by wzmocnić i rozwinąć dotychczasowe hybrydowe rozwiązania, wzbogacając infrastrukturę superkomputerów. Taka hybrydowa instalacja wspierać będzie działania w zakresie m.in. kwantowej optymalizacji, chemii kwantowej, kwantowych badań materiałowych oraz kwantowego uczenia maszynowego. Nowa maszyna otworzy też niesamowite możliwości dla końcowych użytkowników i twórców aplikacji – będzie to możliwe dzięki kubitom wysokiej jakości, długiemu czasowi koherencji, bramkom kwantowym oraz wsparciu topologii splątania all-to-all.

PCSS stoi na czele konsorcjum EuroQCS-Poland w skład którego wchodzi jeszcze dwóch polskich partnerów – Centrum Fizyki Teoretycznej PAN i Creotech Instruments S.A., a także Uniwersytet Łotewski. Poznańskie centrum odpowiedzialne jest za integrację rozwoju sprzętu i oprogramowania, zapewnia wsparcie dla aplikacji i użytkowników, dbając, by hybrydowa infrastruktura funkcjonowała bez zakłóceń. Centrum Fizyki Teoretycznej PAN przypisano rolę partnera odpowiedzialnego za wprowadzanie i rozwój technik wydajnego opisywania oraz minimalizowania błędów. Dzięki temu operacje obliczeń kwantowych będą jeszcze dokładniejsze. Rozwiązania firmy Creotech pozwolą stworzyć najnowocześniejszy podsystem, który zredukuje błędy i poprawi działanie komputerów kwantowych, a Uniwersytet Łotewski zaoferuje pionierskie podejście do tworzenia i testowania kwantowych algorytmów.

Od ponad 30 lat działalność PCSS jest związana z budową infrastruktury informatycznej nauki oraz rozwojem zaawansowanych technologii informacyjno-komunikacyjnych. Dotychczas PCSS realizował ponad 270 projektów UE. Dysponując ogólnokrajową siecią światłowodową PIONIER, PCSS łączy potencjał badawczy polskich jednostek naukowych z dostępem do europejskich i światowych instytucji. Dzięki tej sieci polscy naukowcy od kilku lat mają bezpośrednie połączenie z Europejską Organizacją Badań Jądrowych CERN.

W ramach projektów NLPQT (Narodowe Laboratorium Fotoniki i Technologii Kwantowych), PRACE-LAB2 oraz EuroHPC PL - znajdujących się na Polskiej Mapie Infrastruktury Badawczej (PMIB) - poznańskie centrum bada nowe zastosowania technologii kwantowych. W PCSS uruchomiono pierwszy w Polsce system kryptografii kwantowej, która działa w operacyjnym środowisku telekomunikacyjnym i zapewnia bezpieczne połączenia sieciowe z wykorzystaniem technologii kwantowych. W ramach inicjatywy EuroQCI – budowy Europejskiej sieci komunikacji kwantowej - PCSS realizuje projekt PIONIER-Q obejmujący budowę sieci komunikacji kwantowej na bazie infrastruktury sieci PIONIER. Sieć PIONIER-Q łączy wszystkie centra KDM w Polsce, a także część jednostek MAN (Miejska Sieć Komputerowa – Metropolitan Area Network). Ponadto na sieci PIONIER-Q oparty będzie szereg scenariuszy wykorzystania. W marcu 2024 r. ukończono instalację infrastruktury PIONIER-Q i zbudowano łącznie 1770 km łączy w technologii Quantum Key Distribution.

Europejski projekt kwantowy

W dniu 23 czerwca 2023 roku EuroHPC JU podpisało porozumienia dotyczące rozlokowania i zarządzania komputerami kwantowymi EuroHPC z sześcioma europejskimi miastami. Firma AQT Alpine Quntum Technologies została wybrana w wyniku przetargu ogłoszonego w październiku roku 2023.

Oprócz wspomnianych sześciu komputerów kwantowych EuroHPC JU zapewnia dwa analogowe symulatory pochodzące z projektu HPCQS. Dostawcą tych opartych na neutralnych atomach symulatorów są Francuzi z firmy PASQUAL. Celem HPCQS jest rozwinięcie i koordynacja opartej na chmurze europejskiej infrastruktury federacyjnej, która integrować będzie ściśle dwa komputery kwantowe - Joliot-Curie Z GENCI i modularny superkomputer JUWELS z Julich Supercomputing Centre - każdy z nich kontrolować będzie ponad 100 kubitów w systemach Tier-0 HPC.

EuroHPC JU to utworzony w 2018 roku prawny podmiot zapewniający środki finansowe, którego celem jest umożliwienie Unii Europejskiej oraz krajom partycypującym w Euro HPC koordynację wspólnych działań i skupianie zasobów. Dzięki temu Europa ma stać się liderem w dziedzinie superkomputingu.

Aby osiągnąć ten cel, EuroHPC rozmieścił w Europie dziewięć superkomputerów. Trzy z nich - LUMI (Finlandia), Leonardo (Włochy) i MareNostrum 5 (Hiszpania) - znajdują się w pierwszej dziesiątce najmocniejszych superkomputerów na świecie. Europejscy naukowcy oraz użytkownicy z sektora publicznego i przemysłowego mogą z nich korzystać poprzez EuroHPC Access Calls.