Ostrava klarte å arrangere en fin internasjonal suksess for Tsjekkia. National Supercomputing Center der IT4innovasjoner den skal huse en av seks kvantedatamaskiner i Europa. Ostrava har allerede skrytt av suksessen og signert offisielle dokumenter denne uken i Brussel.

Kvantedatamaskinen Ostrava vil koste syv millioner euro, eller rundt 170 millioner kroner. Halvparten skal betales av EU-kommisjonen, og resten betales av statene som er involvert i konsortiet som skal bruke denne maskinen. Disse er Finland, Sverige, Danmark, Polen, Norge, Nederland, Tyskland og Belgia. Tsjekkia er koordinator for hele arrangementet.

Konsortiet heter mer presist LUMI-Q. Følger grupperingen LUMI, som vi også er medlem av, som har drevet en av verdens kraftigste superdatamaskiner i Finland siden i fjor. Det hele er EU-virksomhet EuroHPC bygge et nettverk av europeiske superdatamaskiner og tilpassede brikker basert på RISC-V og ARM-arkitekturer.

En del av EuroHPCs innsats er å bygge såkalte hybridsystemer – det vil si superdatamaskiner supplert med kvanteenheter. I Ostrava skal kvantedatamaskinen kobles til landets kraftigste superdatamaskin, Karolina.

«Nøkkelen til suksess var at vi var aktivt involvert i LUMI-organisasjonen. Samtidig driver vi Karolina som en del av EuroHPC-nettverket, så vi var i stand til å tilby den forespurte hybridinfrastrukturen,» forklarte direktøren for IT4Innovations i Lupa . Bor Vondrak.

Tolv superledende qubits

Det er ennå ikke kjent nøyaktig hvilken kvantedatamaskin som vil fungere i Ostrava. Tsjekkerne har utarbeidet de tekniske kravene og EU-kommisjonen, via EuroHPC, vil lansere en anbudskonkurranse senest mot slutten av sommeren. Levering bør ta omtrent et år.

Spesifikasjonsarket er interessant. LUMI-Q vil kreve tolv til tjue superledende qubits kablet i en stjernetopologi der hver qubit kan samhandle med hverandre. Fordelen er å minimere antall utvekslingsoperasjoner, noe som vil tillate utførelse av svært dype kvantealgoritmer.

Den vil bli avkjølt til millikelvin ved hjelp av en kombinasjon av flytende nitrogen og helium. Algoritmer designet for dette formålet vil bli brukt til å rette feil. Samtidig er planen at datamaskinen skal oppgraderes i fremtiden, for eksempel til en ny brikke med hundre qubits.

Den europeiske union bygger EuroHPC-nettverket blant annet innenfor rammen av i det minste delvis teknologisk suverenitet. Så han vil kanskje gi preferanse til lokale kvantedatamaskinprodusenter i budgivningen. De som er basert på superledende qubits kan leveres av selskaper inkludert IQM fra Finland, kvantvare fra Nederland eller Paritet QC fra Østerrike. «IQM er den mest avanserte», mener han Michal Krelinasom publiserer blant annet Qubity-serien på Lupa.

Kvantedatamaskiner og andre teknologier regnes som strategiske industrier av en rekke land. Fordi de jobber med kvantetilstander, kan de behandle visse typer operasjoner mye raskere enn tradisjonelle maskiner. Så det er potensial for sikkerhet, militær bruk (kryptering), vitenskapelige gjennombrudd, etc. Dette er grunnen til at USA ser på investorer som ønsker å investere i kvantitative virksomheter der. Tsjekkiske Tensor Ventures har også vært der med investeringen i den amerikanske kvantebrikken.

Kvantedatamaskinen Ostrava skal kobles til Karolina-superdatamaskinen og muligens andre superdatamaskiner i LUMI-Q. «Få problemer er egnet for rene kvanteberegninger,» beskrev Lupě Branislav Jansik av IT4Innovations. Hvordan forbindelsen vil se ut er fortsatt under diskusjon. Dette vil sannsynligvis være over en nettverkstilkobling og ved hjelp av en API. Det vil også være nødvendig å gjøre mer nøye planlegging av ressursbruken, fordi kvantemaskinen ikke vil kunne betjene flere brukere samtidig.

Hjemmelekser

De fem andre europeiske kvantedatamaskinene vil være etablert i Tyskland, Frankrike, Italia, Barcelona og Polen. LUMI-Q er det største konsortiet. Hver av disse ordningene bør fungere etter et annet prinsipp slik at forskjellige tilnærminger kan prøves i Europa. For eksempel vil franskmennene følge fotonikkens vei. Polakkene vil, i likhet med tsjekkerne, bruke superledende qubits, men ikke i en stjernetopologi.

Ankomsten av en kvantedatamaskin til Tsjekkia kan være et av de viktigste vendepunktene i hjemmemiljøet. Tsjekkia har en anstendig akademisk bakgrunn i quants, men i motsetning til andre europeiske land, kan den ikke omsette det til praksis og startups. Noen ganger er det mangel på infrastruktur, andre ganger er motet eller interessen til forskerne til å gå i denne retningen. Tsjekkia er heller ikke representert i mange andre europeiske kvanteprosjekter.

For eksempel har det amerikanske selskapet IBM, som er en av verdens ledende produsenter av kvantedatamaskiner, vist interesse for oss bygge et kvantesenter. Ifølge Lupas opplysninger må man imidlertid gjøre «leksene» først. Teamet rundt vitenskaps-, forsknings- og innovasjonsministeren Helena Langsadlova (TOPP 09) startet arbeidet med en nasjonal kvantestrategi. Dette skal gi lokaliteten et rammeverk og leder.

Tsjekkerne i utviklingen av en optisk kvantedatamaskin

Folkene på CTU dreier seg mest om kvantestrategi (Hellige Radek Og Igor Jex), som var en del av årets delegasjoner til Sør-Korea, Japan, USA eller Taiwan. De organiserte et samarbeid der.

Ostrava bidrar også til strategien. Superdatamaskinen der vil være gjennom organisasjonen e-INFRA tilgjengelig for det vitenskapelige samfunnet. Den nevnte muligheten for å oppgradere superdatamaskinen bør også nevnes i strategien. Langšádlová må imidlertid også kjempe for budsjettet, fordi Finansdepartementet har foreslått et svært ustrategisk kutt i budsjettet for realfag med ti prosent.

En annen interessant ting er brygging. «Fakultet for kjerneteknikk og fysikk ved CTU ble bedt om å designe en rent optisk kvantedatamaskin. Prosjektet ledes av italienere, det er også tyskere, østerrikere og andre. Det er under forberedelse. Dette inkluderer også design av et fotonisk kvante chip,” forklarte CTUs Holý og Jex til Lupa i Korea.

Teknologirepresentanter fra Praha sa også at tsjekkisk kvantevitenskap er i stand til å investere hundrevis av millioner til milliarder av kroner. Skoler i Ostrava, Praha, Brno og Olomouc er imidlertid basert på regjeringens strategiske plan. Det arbeides også med det europeiske EuroQCI-nettverket for overføring av kvantenøkler. Regjeringen utstedte nylig en resolusjon om at NÚKIB skulle ha ansvaret for kvantenettverket, som lenge hadde motarbeidet det.

«Kanskje totalt sett er vi ikke like koordinerte som andre land, men kvanteekspertise kan finnes her,» sa Vondrák. IT4Innovations ønsker ikke bare å drive en kvantedatamaskin under hans ledelse, men også å styrke det tilknyttede forskerteamet. «De første menneskene fra utlandet kommer allerede tilbake til oss,» sa Vondrák, en demonstrasjon av potensial. Forresten, tsjekkere fra utenfor Ostrava jobber også på LUMI-Q, de er involvert i utenlandske akademiske institusjoner.

Slik ser Karolina-superdatamaskinen ut i Ostrava: