Bei Raumtemperatur

Quanten- und Supercomputer kombiniert

1. Juni 2022, 12:00 Uhr | Heinz Arnold
Dr. Mark Mattingley-Scott, General Manager EMEA von Quantum Brilliance:
Dr. Mark Mattingley-Scott, General Manager EMEA von Quantum Brilliance: »Im Gegensatz zu heutigen Verfahren ist unser Prozess deterministisch, wir wissen immer, wo sich die Fehlstellen befinden – Voraussetzung für die industrielle Fertigung.«
© Quantum Brilliance

Das Pawsey Supercomputing Research Centre in Australien nimmt den ersten bei Raumtemperatur arbeitenden Quantenbeschleuniger in Betrieb.

Den Quantenbeschleuniger, der auf Basis von implantierten Stickstoff-Fehlstellen in Diamant arbeitet, hat der deutsch-australische Start-up Quantum Brilliance entwickelt. Im Unterschied zu den meisten aktuell herangezogenen Verfahren für den Aufbau eines Quantencomputers muss dabei nicht aufwändig bis nahe an den absoluten Nullpunkt gekühlt werden, der Computer arbeitet bei Raumtemperatur und passt in einen 19-Zoll-Rack-Server.

Erst kürzlich hatte das Forschungsinstitut Jülich angekündigt, für eine europäische Plattform für hybrides Hochleistungsrechnen aufzubauen, die mit zwei Quantensimulatoren ausgestattet wird. Die Wahl fiel auf den analogen Fresnel-Quantensimulator des französischen Start-ups PASQAL. Er soll mit über 100 Qubits arbeiten können. 

Wie das Forschungsinstitut Jülich will auch das Pawsey Supercomputing Research Centre im Rahmen des Feldversuches ein hybrides System aus Supercomputer und Quantenbeschleuniger aufbauen und realitätsnah ausprobieren. Dafür wird der Quantenbeschleuniger von Quantum Brilliance mit Setonix, dem neuen HPE Cray Ex Supercomputer von Pawsey, gekoppelt.

»Pawsey und Quantum Brilliance wollen jetzt gemeinsam demonstrieren, wie sich klassische und Quanten-Rechenleistung in einer Weise kombinieren lassen, die es in einer HPC-Umgebung noch nie gegeben hat«, sagt Mark Stickells, Executive Director von Pawsey.

Im Rahmen des Projekts entwickeln die Partner ein Diagnose- und Engineering-System für den Betrieb eines Quantencomputers in einer HPC-Umgebung. Dabei steht für das Team im Fokus, Wartungsdaten zu erheben und -zyklen zu optimieren, die Kombination der Rechenleistung von klassischen und Quantencomputern (Co-Processing) zu demonstrieren und das System mit Setonix zu integrieren.

Das Ziel: Quantencomputer in Edge-Geräte

»Dieser Feldversuch zeigt, welche zentrale Rolle HPCs bei der Co-Entwicklung von Quantentechnologien spielen – und wie sie beim Verbessern der Technik unterstützen und die Produktentwicklung beschleunigen können«, erklärt Andrew Horsley, CEO von Quantum Brilliance. 

Das Unternehmen hat sich viel vorgenommen: Es will Quantencomputer in Edge-Geräte bringen, in Mobiltelefone, Autos und in der Industrie. »Die Zusammenarbeit mit Pawsey ist ein erster Schritt, um dieses Ziel zu erreichen«, so Horsley. 

Ein Kernpunkt des Konw-hows von Quantum Brilliance ist die besondere Fertigungstechnik für das Herzstück, den mit Sticksoffatomen dotierten synthetischen Diamant: »Im Gegensatz zu heutigen Verfahren ist unser Prozess deterministisch, wir wissen immer, wo sich die Fehlstellen befinden – Voraussetzung für die industrielle Fertigung«, erklärte kürzlich Dr. Mark Mattingley-Scott, General Manager EMEA von Quantum Brilliance, im Gespräch mit Markt&Technik auf der »World of Quantum« in München.  

»25 Qubits reichen aus«

Das Nahziel bestehe darin, die Quanten-Utility zu erreichen, das heißt einen Quantenbeschleuniger, der mehr MIPS pro aufgenommener Energie sowie pro Volumen und Gewicht liefert als die traditionelle Technik. Dazu reichten nach seinen Worten 25 Qubits aus, auch wenn die Technik skalierbar sei und später 100 und mehr Qubits erreicht werden könnten: »Spätestens dann werden die Quanten-Accelerators, die dann nicht größer als eine Grafikkarte sein werden, in Märkten wie Automotive, Robotik und in der Proesssteuerung arbeiten, also in Massenmärkten. Auf Basis der Diamanttechnik werden wir das Rennen gewinnen!«

Doch jetzt geht es zuerst einmal um die Integration des Quantenbeschleunigers in die HPC-Architektur. »Wir schaffen eine Testumgebung, auf der reale Anwendungen ausprobiert werden können. Das ermöglicht den Forschenden eine effektivere Arbeit und schnellere Ergebnisse – davon profitiert die Wissenschaft als Ganzes«, sagt Mark Stickells. »Wir freuen uns darauf zu sehen, wie Unternehmen und Wissenschaftler HPC als Drehscheibe nutzen, um neuartige klassisch-quantische Codes mit Setonix und dem Quantenbeschleuniger zu erforschen – ein Schritt in die Zukunft des Hybrid-Computings.«
 


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