В июле нынешнего года Юлихский суперкомпьютерный центр в Германии (JSC) намерен ввести в эксплуатацию новый квантовый компьютер — 5-кубитную систему Spark немецко-финского производителя IQM Quantum Computers.

Новая система станет частью Унифицированной инфраструктуры квантовых вычислений Юлиха (Jülich UNified Infrastructure for Quantum Computing, JUNIQ). Spark будет работать в тандеме с классическими суперкомпьютерами, что позволит исследователям изучать различные варианты использования гибридных вычислений.

Базовая версия IQM Spark стоит менее €1 млн. Система разработана специально для проведения экспериментов, а также для применения в образовательных целях. В этом компьютере кубиты (квантовые биты) генерируются с помощью сверхпроводящих электронных резонансных цепей. Для этого их необходимо охлаждать до температур, близких к абсолютному нулю (-273,15 °C). Платформа IQM Spark отличается гибкими возможностями в плане расширения и подключения, что делает её идеально подходящей для использования в составе инфраструктуры JUNIQ.

Источник изображения: IQM

Отмечается, что квантовые компьютеры способны решать определённые задачи гораздо быстрее, чем это возможно с помощью классических НРС-комплексов. Это может быть, например, моделирование сложных химических реакций и молекул, оптимизация процессов в финансовом секторе и пр. Однако квантовые компьютеры всё ещё находятся на ранней стадии развития. Проект JUNIQ поможет найти новые практические применения концепции гибридных квантово-классических вычислений.

IQM развернула локальные квантовые системы в некоторых других университетах и исследовательских институтах, включая Суперкомпьютерный центр Лейбница в Германии (LRZ) и Центр технических исследований VTT в Финляндии.

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.

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.