Европейское совместное предприятие по развитию высокопроизводительных вычислений (EuroHPC JU) объявило конкурс по выбору организаций, которым предстоит заняться интеграцией и эксплуатацией новых квантовых компьютеров. Заявки принимаются до 31 марта 2024 года.

Сообщается, что в наступающем году EuroHPC JU планирует ввести в эксплуатацию как минимум две новые квантовые системы — комплексы EuroQCS-Poland и Euro-Q-Exa. Европейский союз выделит на эти проекты €20 млн, а дополнительное финансирование поступит от государств-участников EuroHPC JU.

Источник изображения: pixabay.com

EuroQCS-Poland — квантовый компьютер на основе ловушек ионов. Система будет размещена в Познаньском суперкомпьютерном и сетевом центре (PSNC) в Польше и интегрирована в местную НРС-инфраструктуру. Комплекс будет доступен широкому кругу европейских пользователей — от научного сообщества до промышленности и государственного сектора. Общая стоимость проекта оценивается в €15,5 млн.

В свою очередь, Euro-Q-Exa будет представлять собой квантовый компьютер, основанный на сверхпроводящих кубитах. На первом этапе конфигурация предусматривает использование 50 физических кубитов с последующим расширением до 100 кубитов или более. Система будет смонтирована в Суперкомпьютерном центре Лейбница (LRZ) в Германии. Затраты на проект составят приблизительно €42,71 млн.

В 2022 году, напомним, предприятие EuroHPC JU приняло решение о размещении первых квантовых компьютеров в Чехии, Германии, Испании, Франции, Италии и Польше. А в октябре 2023-го был объявлен тендер на создание платформы для бесшовного объединения всех европейских суперкомпьютеров и квантовых систем, а также инфраструктуры хранения данных.

Корпорация Fujitsu совместно с консорциумом партнёров сообщила о запуске в Японии нового квантового компьютера на сверхпроводящих кубитах. Система, установленная в Осакском университете (Osaka University), будет доступна исследователям и посредством облачной платформы.

В проекте приняли участие Центр квантовой информации и квантовой биологии Осакского университета, Институт физико-химических исследований (RIKEN), Национальный институт передовых технических наук и технологий (AIST), Национальный институт информационных и коммуникационных технологий (NICT), а также AWS, QuEL, QunaSys, e-trees.Japan и др.

Источник изображения: pixabay.com

В квантовом компьютере задействован 64-кубитный чип, предоставленный RIKEN. Система базируется преимущественно на компонентах японского производства (за исключением холодильной установки). Применять компьютер планируется прежде всего в качестве испытательного стенда. Клиенты смогут проверять работу нового ПО, изучать варианты использования квантовых ресурсов через облако и пр.

Участники проекта рассчитывают, что квантовый компьютер будет способствовать дальнейшему прогрессу в области машинного обучения и разработки практических квантовых алгоритмов. Среди потенциальных сфер применения системы названы разработка передовых материалов и лекарственных препаратов, а также решение экологических проблем.

Ранее Fujitsu и Осакский университет сообщили о создании высокоэффективной архитектуры квантовых вычислений. Она позволяет сократить количество физических кубитов, необходимых для квантовой коррекции ошибок, на 90 % — с 1 млн до 10 тыс. Ожидается, что это приведёт к появлению квантовых компьютеров, которые по производительности примерно в 100 тыс. раз превзойдут традиционные НРС-комплексы.

Компания Hyperion Research опубликовала прогноз по глобальному рынку квантовых вычислений на ближайшие годы. Аналитики считают, что отрасль будет демонстрировать устойчивый рост и уже в следующем году превысит знаковую отметку в $1 млрд.

По оценкам, в 2023-м глобальные затраты в сегменте квантовых вычислений составили приблизительно $848 млн. В дальнейшем показатель CAGR (среднегодовой темп роста в сложных процентах) ожидается на уровне 22,1 %. В результате, в 2024 году расходы поднимутся до $1,036 млрд, в 2025-м — до $1,264 млрд. По итогам 2026 года объём рынка может составить $1,544 млрд.

Источник изображений: Hyperion Research

Hyperion Research отмечает, что экосистема квантовых вычислений становится всё более сложной на фоне появления специализированных аппаратных решений и развития технологий. Вместе с тем остаётся большое количество неопределённостей: от определения архитектуры квантовых элементов до реализации необходимой коррекции ошибок и масштабирования систем. Кроме того, требуется создание библиотеки квантовых алгоритмов и приложений для выполнения практических задач.

Из всех компаний, деятельность которых проанализировали специалисты Hyperion Research, только две сообщили о том, что их выручка от квантового бизнеса в 2023 году превысила $50 млн. Ещё два игрока рынка заявили о поступлениях в размере $25–$50 млн, пять — от $10 млн до $25 млн, девять — от $5 млн до $10 млн. У 20 компаний, развивающих квантовые вычисления, выручка оказалась в диапазоне от $1 млн до $5 млн, у девяти — от $500 тыс. до $1 млн. Ещё 17 участников опроса сообщили о поступлениях менее $500 тыс.

Исследование показало, что приблизительно 57 % всех компаний и организаций, ведущих исследования и разработки в области квантовых вычислений, в 2023 году находились в Северной Америке. Около 23 % игроков рынка базировались в Европе, примерно 10 % — в Азиатско-Тихоокеанском регионе. Доля Японии составила 7 %, Ближнего Востока и Африки — 2 %.

Компания IonQ объявила о том, что её квантовые компьютеры Forte стали впервые доступны клиентам на платформе Amazon Braket в рамках программы бронирования Braket Direct. Таким образом, заказчики могут резервировать мощности различных квантовых систем по своему выбору и использовать их в удобное для себя время.

Amazon Braket — это полностью управляемый сервис квантовых вычислений, предназначенный для ускорения научных исследований и разработки ПО в соответствующей сфере. Платформа предоставляет все необходимые инструменты для создания, тестирования и запуска квантовых алгоритмов в облаке AWS.

Источник изображения: IonQ

IonQ предоставляет на базе Amazon Braket доступ к системе Forte с 29 алгоритмическими кубитами (AQ) на базе оптических ловушек ионов. Forte представляет собой универсальную машину на основе шлюзов, использующую ионизированные атомы иттербия. Внутренние состояния двух идентичных атомов составляют один кубит. Вычислительные задачи выполняются путём программирования последовательности лазерных импульсов, с помощью которых реализуется каждая из операций квантовых вентилей.

Утверждается, что 29-кубитный комплекс Forte на сегодняшний день является самым высокопроизводительным коммерческим квантовым компьютером IonQ. По программе Braket Direct клиенты платят только за период использования ресурсов системы. Пользователи могут взаимодействовать с командами разработчиков приложений IonQ, связываясь с ними напрямую через Amazon Braket. Отмечается, что IonQ — единственная компания, чьи квантовые компьютеры доступны через облака Amazon Braket, Microsoft Azure и Google Cloud, а также посредством API.

Британское правительство намерено потратить дополнительные £500 млн (около $626 млн), чтобы местные учёные и исследовательские организации получили возможность заниматься передовыми ИИ-разработками. Как уточняет Silicon Angle, дополнительно будет реализовано пять новых квантовых проектов в рамках Национальной квантовой стратегии с бюджетом £2.5 млрд (примерно $3,1 млрд).

£500 млн потратят на ИИ-инфраструктуру в ближайшие два года, а общий объём планируемых инвестиций в эту сферу превысит £1,5 млрд. Закупленное оборудование будет доступно учёным и экспертам по машинному обучению, а также стартапам в области ИИ. В частности, именно в рамках этой инициативы для Бристольского университета создаётся ИИ-суперкомпьютер Isambard-AI.

В рамках Национальной квантовой стратегии власти намерены запустить пять специализированных проектов. В частности, одна из инициатив направлена на внедрение квантовых компьютеров, «способных выполнять триллион операций» [подряд до первой ошибки]. Власти считают, что такие вычисления нецелесообразно проводить с помощью классических компьютеров и суперкомпьютеров. В перспективе они надеются с помощью квантовых технологий добиться прорывов в самых разных отраслях: здравоохранении, финансах, оборонном и энергетическом секторах, промышленности и др.

Источник изображения: Karlis Reimanis/unsplash.com

Параллельно будет реализовано создание сети, связывающей многочисленные удалённые квантовые процессоры, причём одной из задач станет коммерциализация квантовых сетевых технологий. Наконец, ещё три проекта связаны с разработкой квантовых сенсоров, в том числе мобильных, а также созданием нового поколения систем навигации на базе квантовых решений. Кроме того, Великобритания выделит средства на поддержку талантливых учёных и университетских стартапов, подготовку венчурных инвесторов и математиков, создание батарей и низкоорбитальных спутников и т.д.

Крупнейшая в мире химическая компания BASF продемонстрировала, как квантовый алгоритм позволяет сделать то, чего не может традиционное моделирование — проверить ключевые свойства перспективного химического соединения FeNTA, с помощью которого можно удалять из городских сточных вод токсичные металлы, такие как железо.

Команда BASF смоделировала с помощью ускорителей NVIDIA 24-кубитный квантовый компьютер и продемонстрировала, как он может справиться с новыми задачами. Исследователи BASF полагаются в работе на облако NVIDIA DGX Cloud с ускорителями NVIDIA H100. Вдобавок они уже протестировали первые 60-кубитные симуляции на суперкомпьютере NVIDIA EOS. «Это самая масштабная симуляция квантового алгоритма, которую мы когда-либо запускали», — отметил Майкл Кун (Michael Kuehn) из BASF.

Изображения: NVIDIA

BASF выполняет моделирование посредством NVIDIA CUDA Quantum, открытой платформы для интеграции и программирования CPU, ускорителей вычислений (GPU) и квантовых компьютеров (QPU). Разработчик Давид Водола (Davide Vodola) охарактеризовал платформу как «очень гибкую и удобную в использовании, позволяющую создавать сложную симуляцию квантовой схемы из относительно простых строительных блоков <…> Без CUDA Quantum было бы невозможно запустить это моделирование», — сказал он. В дополнение к работе в области химии команда BASF разрабатывает варианты использования квантовых вычислений в машинном обучении, а также для оптимизации логистики и планирования.

Другие компании тоже используют CUDA Quantum в научных исследованиях. Например, в SUNY Stony Brook исследователи используют платформу в области физики высоких энергий для моделирования сложных взаимодействий субатомных частиц. «CUDA Quantum позволяет нам проводить квантовое моделирование, которое в противном случае было бы невозможно», — сказал Дмитрий Харзеев, профессор SUNY и научный сотрудник Брукхейвенской национальной лаборатории.

В свою очередь, Hewlett Packard Labs применяет суперкомпьютер Perlmutter для крупнейших симуляций в области квантовой химии, которую обычными инструментами реализовать очень сложно. «По мере прогресса в практическом применении квантовых компьютеров классическое HPC-моделирование станет ключевым для создания прототипов новых квантовых алгоритмов, — говорит Кирк Брезникер (Kirk Bresniker), главный архитектор Hewlett Packard Labs. — Моделирование и обучение на основе квантовых данных являются перспективными путями использования потенциала квантовых вычислений».

Израильский стартап Classiq, чей новый подход к написанию квантовых программ использует более 400 университетов, объявил о создании вместе с NVIDIA исследовательского центра в Тель-Авивском медицинском центре Сураски. Здесь будут обучать экспертов в области естественных наук написанию квантовых программ, которые помогут в диагностике заболеваний и создании новых лекарств. Classiq создал ПО для проектирования, которое автоматизирует низкоуровневые задачи, позволяя разработчикам не вникать в детали функционирования квантового компьютера. Сейчас его софт интегрируют с CUDA Quantum.

Швейцарская Terra Quantum разрабатывает гибридные квантовые приложения для науки о жизни, энергетики и финансов, которые будут работать на CUDA Quantum. Поддержку платформы своим QPU обеспечила и компания IQM из Финляндии. Также известно, что несколько компаний, включая Oxford Quantum Circuits, будут использовать суперчипы NVIDIA Grace Hopper для обеспечения своих гибридных квантовых разработок.

Компания Quantum Machines объявила, что Израильский национальный квантовый центр в Тель-Авиве станет первым местом развёртывания NVIDIA DGX Quantum на базе Grace Hopper. Центр будет использовать DGX Quantum в работе квантовых компьютеров от Quantware, ORCA Computing и других компаний. Кроме того, qBraid из Чикаго (США) применяет Grace Hopper в работе над созданием квантового облачного сервиса, а Fermioniq из Амстердама (Нидерланды) — в разработке новых алгоритмов.

Британский разработчик квантовых систем ORCA Computing выбран Познаньским центром суперкомпьютерных и сетевых технологий (PSNC) в Польше в качестве поставщика двух квантовых компьютеров. Эти системы призваны ускорить решение задач в ряде научных и прикладных областей, включая биологию, химию и машинное обучение.

Речь идёт о квантовых фотонных компьютерах ORCA Computing PT-1. Они будут установлены в центре высокопроизводительных вычислений PSNC в Познане в ноябре и декабре нынешнего года и интегрированы в существующую HPC-инфраструктуру. Ситсемы закуплены в рамках проекта EuroHPC-PL.

Квантовые компьютеры PT-1 используют источник одиночных фотонов и программируемые сети светоделителей для реализации квантовой памяти. Результаты вычислений представляют собой сложную статистику, где количество фотонов отражает вероятность распределения. Система может быть интегрирована с классическими HPC-платформами. Доступен специализированный комплект для разработки, который поддерживает гибридные квантово-классические алгоритмы с QPU и GPU.

Источник изображения: ORCA Computing

Технология ORCA Computing предусматривает использование одиночных фотонов в качестве носителя. Это не только позволяет системе естественным образом взаимодействовать с оптическими сетями, но также обеспечивает модульность и гибкость архитектуры с возможностью последующего обновления. Задействована проприетарная технология мультиплексирования для управления синхронизацией, частотой и маршрутизацией одиночных фотонов: данная методика позволяет достигать высокой плотности данных, что даёт возможность осуществлять полномасштабные квантовые вычисления с гораздо меньшим количеством компонентов.

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.