Корпорация IBM сообщила о планах по созданию своего первого европейского центра квантовых вычислений. Предполагается, что воспользоваться его ресурсами смогут различные государственные учреждения, исследовательские институты и коммерческие заказчики.

Новый ЦОД расположится на площадке IBM в Энингене (земля Баден-Вюртемберг, Германия). У IBM уже имеется центр квантовых вычислений в США — он находится в Покипси (штат Нью-Йорк). Появление европейского комплекса поможет ускорить разработку и внедрение решений на основе квантовых технологий.

В состав ЦОД войдут несколько квантовых систем IBM, оперирующих более чем 100 кубитами. Доступ к вычислительным мощностям будет предоставляться клиентам из европейских государств и других стран по всему миру. Ввод площадки в эксплуатацию запланирован на 2024 год.

Источник изображения: IBM

Отмечается, что в настоящее время сеть IBM Quantum Network насчитывает более 60 организаций по всей Европе. Им предоставляется доступ к квантовому оборудованию и сопутствующему ПО для решения сложных и ресурсоёмких задач, обработка которых зачастую не под силу традиционным компьютерам. Комплексы квантовых вычислений, в частности, применяются в таких сферах, как материаловедение, физика высоких энергий, финансовая аналитика и пр.

К сети IBM Quantum Network через облако подключены Университет Бундесвера в Мюнхене, Европейская организация ядерных исследований (ЦЕРН), Общество Фраунгофера, компания Bosch и др.

Компания NVIDIA анонсировала проект по созданию передовой лаборатории квантовых вычислений. В инициативе участвуют Юлихский суперкомпьютерный центр (Германия) и немецкая компания ParTec AG. Новая структура станет частью Унифицированной инфраструктуры квантовых вычислений Юлиха (Jülich UNified Infrastructure for Quantum Computing, JUNIQ),

Речь идёт об использовании концепции гибридных квантово-классических вычислений. Напомним, летом 2022 года NVIDIA представила платформу разработки QODA, объединяющую миры обычных и квантовых вычислений. А в марте нынешнего года дебютировала система NVIDIA DGX Quantum, в которой совмещены средства ускоренных вычислений на базе Grace Hopper, открытой модели программирования CUDA Quantum и квантовая управляющая платформа Quantum Machines OPX+.

Источник изображения: NVIDIA

Новая лаборатория станет площадкой для выполнения ресурсоёмких задач в рамках концепции квантово-классических вычислений с небольшой задержкой. В дополнение к CUDA Quantum планируется задействовать инструментарий NVIDIA cuQuantum SDK. Ресурсы лаборатории будут интегрированы в модульную суперкомпьютерную архитектуру Юлихского суперкомпьютерного центра.

Ожидается, что концепция гибридных квантово-классических вычислений приблизит квантовые вычисления к реальности. Подход может быть эффективен при решении сложных задач, с которыми не справляются одни лишь классические компьютеры. Исследователи, в частности, рассчитывают добиться беспрецедентных успехов в области химии и материаловедения.

QMware и QuiX Quantum объявили о создании в нидерландском Энсхеде гибридного дата-центра, в котором сочетается классическая HPC-инфраструктура с квантовыми технологиями. Как сообщает Inside HPC, речь идёт о первой интегрированной гибридной системе такого типа. Ожидается, что ЦОД будет готов к коммерческому использованию уже в августе 2023 года.

Пока известно, что проприетарное программное обеспечение QMware позволяет объединить принципиально разные аппаратные вычислительные системы, способные использовать общую память. Повышенные вычислительные мощности позволят обеспечивать более точные результаты, а благодаря QuiX Quantum с её масштабируемой технологией, можно использовать системы для самых разных ресурсоёмких задач.

Источник изображения: QuiX Quantum

Квантовый компьютер компании QuiX Quantum оптимально подходит для гибридной системы, поскольку способен работать при комнатной температуре и легко масштабируется. Для соединения с HPC-инфраструктурой используется оптоволоконное подключение. Управление системой обеспечит унифицированная версия Linux — в сравнении с существующими гибридными решениями новая инфраструктура намного производительнее и экономичнее.

Если существующие гибридные системы обычно требуют веб-интеграции квантовой составляющей и HPC-оборудования, то в данном случае этого не требуется, взаимодействие на одной площадке обеспечивает проприетарное железо и ПО Qmware. В результате конечные клиенты получают одновременный доступ к мощностям обоих типов с низкой задержкой.

Представителями партнёров ожидают, что использование гибридной инфраструктуры позволит обрабатывать данные в некоторых приложениях до 10 раз быстрее. По словам представителя QuiX Quantum, компания намерена обеспечить использование квантовых технологий в прикладной сфере. По его мнению, оптимизация энергосетей, цепочек поставок или дорожного движения — лишь немногие из сфер, где, возможно, будут применяться гибридные технологии при сотрудничестве с Qmware.

Квантовые компьютеры довольно активно покупаются и используются операторами ЦОД, в том числе речь идёт и о гибридных системах. Так, только в марте этого года NVIDIA представила систему DGX Quantum для гибридных квантово-классических вычислений.

Компания NVIDIA в партнёрстве с Quantum Machines анонсировала DGX Quantum — первую систему, объединяющую GPU и квантовые вычисления. Решение использует новую открытую программную платформу CUDA Quantum. Утверждается, что система предоставляет революционно архитектуру для исследователей, работающими с гибридными вычислениями с низкой задержкой.

NVIDIA DGX Quantum объединяет средства ускоренных вычислений на базе Grace Hopper (Arm-процессор + ускоритель H100), модели программирования с открытым исходным кодом CUDA Quantum и передовую квантовую управляющую платформу Quantum Machines OPX+. Такая комбинация позволяет создавать ресурсоёмкие приложения, сочетающие квантовые вычисления с современными классическими вычислениями. При этом в числе прочего обеспечивается работа гибридных алгоритмов и коррекция ошибок.

Источник изображения: NVIDIA

Представленное решение предполагает соединение Grace Hopper и Quantum Machines OPX+ посредством интерфейса PCIe. Это обеспечивает задержку менее микросекунды между ускорителем и блоками квантовой обработки (QPU). Отмечается, что OPX+ — это универсальная система квантового управления. Таким образом, можно максимизировать производительность QPU и предоставить разработчикам новые возможности при использовании квантовых алгоритмов. Системы Grace Hopper и OPX+ можно масштабировать в соответствии с потребностями — от QPU с несколькими кубитами до суперкомпьютера с квантовым ускорением.

Источник изображения: NVIDIA

О намерении интегрировать CUDA Quantum в свои платформы уже заявили компании по производству квантового оборудования Anyon Systems, Atom Computing, IonQ, ORCA Computing, Oxford Quantum Circuits и QuEra, разработчики ПО Agnostiq и QMware, а также некоторые суперкомпьютерные центры.

Управление перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA) назвало трёх партнёров для своей программы исследования квантовых вычислений Underexplored Systems for Utility-Scale Quantum Computing (US2QC): Microsoft, Atom Computing и PsiQuantum.

Цель инициативы US2QC заключается в том, чтобы выяснить, возможно ли создать квантовую систему, вычислительная ценность которой превышает её стоимость, быстрее, чем это предсказывают прогнозы. Для этого планируется исследовать принципиально новые подходы к квантовым вычислениям.

Источник изображения: Microsoft

Microsoft, в частности, намерена развивать свою технологию масштабируемых квантовых вычислений на основе топологических кубитов. Утверждается, что такая уникальная архитектура теоретически позволяет квантовой системе быть достаточно маленькой, чтобы поместиться в обычной стойке, и достаточно быстрой, чтобы решать практические проблемы. Такой компьютер сможет управлять более чем 1 млн кубитов.

Atom Computing сосредоточится на обеспечении масштабируемости квантовых вычислений за счёт атомных массивов. В рамках сотрудничества с DARPA будут изучены новые способы масштабирования количества кубитов для более крупных систем, дополнительные уровни запутанных связей для повышения производительности и более широкий набор алгоритмов квантовой коррекции ошибок для обеспечения отказоустойчивости.

PsiQuantum в рамках этого проекта намерена изучить проблемы, связанные с созданием отказоустойчивых квантовых компьютеров — гораздо более крупных и мощных, чем существующие маломасштабные системы. Всем трём компаниям предстоит представить концепцию, описывающую их планы по созданию квантового компьютера. Затем необходимо описать все компоненты и подсистемы, которые — после создания и тестирования — покажут, что крупномасштабный квантовый компьютер может быть построен в соответствии с проектом и работать так, как предполагалось.

Hyperion Research представила прогноз развития рынка квантовых вычислений. По её оценкам, базирующимся на опросе, выручка участников рынка в 2022 году составит около $614 млн и вырастет до $1,2 млрд в 2025 году, что означает 25-% среднегодовой темп роста. Опасения по поводу возможной «квантовой зимы» — краха/резкого падения инвестиций в квантовые вычисления — оказались неоправданными.

Текущие цифры и прогноз основаны на опросе 145 респондентов из 18 разных стран, представляющих 108 провайдеров квантовых вычислений. Говоря о будущем рынка, Hyperion использует термин «оценки», а не «прогноз», что является ещё одним признаком неопределённости на таком молодом рынке.

Аналитики отметили, что сохраняется неопределённость в отношении того, какие технологии победят, а также указали на необходимость совершенствования методов уменьшения или исправления ошибок, эффективного масштабирования квантовых систем и создание удобных инструментов разработки. При этом отмечается, что на рынке есть только порядка пяти базовых ключевых алгоритмов для квантовых систем, которые используются на практике.

Сектор квантовых вычислений по-прежнему поделён на две группы, одна — с хорошим финансированием, зафиксированными планами и растущей базой клиентов. Вторая же сильно зависит от инвестиций, практически не имея доходов, а иногда даже работает в скрытом режиме (stealth). 7 % опрошенных Hyperion Research фирм ожидают, что выручка превысит $10 млн в 2022 году; 49 % имеют доход от квантовых вычислений менее $500 тыс., а 32 % не имеют дохода от этого вида деятельности.

За последний год несколько квантовых стартапов стали публичными с помощью SPAC, в том числе IonQ, Rigetti, D-Wave Systems и Quantum Computing, Inc. Экономический спад и относительно низкая эффективность SPAC в целом замедлили этот процесс. Однако многие стартапы до сих пор рассматривают выход на биржу или поглощение более крупными компаниями как конечную цель.

Согласно данным и оценкам Hyperion:

• в 2025 году на деятельность провайдеров облачных решений (CSP) будет приходиться почти половина доходов от квантовых вычислений: доходы от продажи оборудования для квантовых вычислений будут составлять около 35 % доходов сектора;
• почти 75 % опрошенных фирм имеют партнёрские отношения, в первую очередь для доступа к аппаратному и программному обеспечению для квантовых вычислений, но также преобладает доступ к рынкам, вертикалям и «классической» IT-экспертизе;
• у 108 компаний, участвовавших в исследовании, соотношение государственного и частного типов владения составляет 60/40, из частных фирм-респондентов почти 40 % не планируют становиться публичными;
• основные секторы конечных пользователей квантовых вычислений включают финансы, исследования и разработки и кибербезопасность, но предполагается широкое применение как минимум в 18 других отраслях.

В исследование Hyperion отмечено доминирование доходов от квантовых вычислений, связанных с облачными технологиями. По крайней мере, большинство пользователей, интересующихся квантовыми вычислениями, будут работать с системами опосредованно. Также отмечена склонность респондентов к заключению соглашений о партнёрстве. Даже производители квантовых компьютеров с полным стеком решений обзавелись партнёрами.