Wie HPC-Zentren jetzt mit der Umstellung auf Quantentechnologie beginnen können – Nachrichtenanalyse zum Hochleistungsrechnen | insideHPC

von Mark Mattingley-Scott, Quantum Brilliance

Quantencomputing und Quantentechnologie versprechen, jede Branche zu berühren. Es gibt jedoch keinen Quantencomputer, der Daten besser und schneller als ein klassischer Computer verarbeiten kann – und zwar auf praktische Weise zur Lösung realer Herausforderungen. Noch.

Eine Herausforderung für Quantenanbieter besteht darin, Hochleistungsrechenzentren, Supercomputing-Zentren, Unternehmen, Regierungen und anderen potenziellen Kunden zu versichern, dass es jetzt an der Zeit ist, ihre Quantenreise zu beginnen, noch bevor es kommerziell nutzbares Quantencomputing gibt.

Für den Anfang ist es am besten, wenn HPC-Zentren und ihre Kunden eine kleine und inkrementelle Quantenstrategie verfolgen. Eine Lösung, die einen schnellen Start und eine einfache Skalierung bietet, wenn sich die Technologie verbessert, wäre optimal für Kunden, die einen Quantennutzen vor ihren Konkurrenten erzielen möchten oder erwarten, dass Quantencomputer in (naher) Zukunft zu einer äußerst wirkungsvollen Technologie werden.

HPC- und Supercomputing-Zentren sollten so schnell wie möglich mit der Erforschung der Quantentechnologie beginnen. Die Nutzer werden bald oder bereits damit rechnen, dass diese Zentren mit Tests und Vorbereitungen für das Quantenzeitalter beginnen. Was sie und ihre Unternehmen wollen, ist Quantencomputing mit möglichst geringer Komplexität und Kosten.

Quantenmodalitäten wie die Supraleitung sind unerschwinglich teuer. Da Hitze Fehler in den Qubits verursacht, müssen diese Quantenbausteine ​​auf einen Wert nahe dem absoluten Nullpunkt abgekühlt werden, was enorme Energiemengen erfordert. Die mit diesen großen Mainframes verbundenen Rechenkosten werden mit der gewonnenen Rechengeschwindigkeit exponentiell steigen.

Kunden werden wahrscheinlich erwarten, dass ihre HPC-Zentren die Last eines Quantencomputers vor Ort tragen, der die quantenklassischen Hybridmöglichkeiten zu ihrem Vorteil nutzen würde. Allerdings werden HPC- und Supercomputing-Zentren eine Modalität in Betracht ziehen wollen, die eine einfach zu implementierende Lösung vor Ort anbieten kann.

Obwohl sie nicht so weit verbreitet oder bekannt sind, gibt es Quantensysteme, die in Racks montierbar sind und bei Raumtemperatur betrieben werden und entsprechend den Wachstumsinteressen von HPC-Kunden skaliert werden können. Diese Systeme nutzen die Defekte synthetischer Diamanten, um den quantenmechanischen Spin zu steuern. Die Stickstoff-Leerstellenzentren in diesen Diamanten eignen sich gut für die Manipulation von Elektronen, um ein Qubit zu erzeugen. Diamantgitter können Kernspin-Qubits ohne Kühlung vor Hitze und anderen Umwelteinflüssen oder „Rauschen“ isolieren.

Quantenbeschleuniger aus synthetischem Diamant bieten die längste Kohärenzzeit aller Quantenzustände bei Raumtemperatur. Die Qubits können überall dort arbeiten, wo ein klassischer Computer kann. Dieser Ansatz ermöglicht wolkenloses Quantencomputing dort, wo es benötigt wird – wo extreme Kühlung, komplexe Laser, Vakuumsysteme und Trennung von klassischen Computern nicht erforderlich sind und wo diese Faktoren bei der Skalierung keine Rolle spielen.

Diamond Quantum bereitet den Weg für unmittelbar benachbarte, hybridisierte quantenklassische Supercomputing-Zentren. Mit fortschreitender Technologie können diese Zentren eine Skalierung in Richtung des Einsatzes massiv parallelisierter Quantenbeschleuniger planen und sich darauf vorbereiten, leistungsstarkes Co-Computing mit mehreren Arten von Chiparchitekturen bereitzustellen.

Unternehmen in Bereichen, die lange als Erstanwender von Quantentechnologien galten – darunter Logistik, Mobilität, Fertigung, Pharmazie und Materialwissenschaften – werden sich bald an ihre HPC-Anbieter wenden, um hybride klassische Quantenlösungen anzubieten. Für HPC-Zentren ist es von entscheidender Bedeutung, jetzt ihre Due-Diligence-Prüfung durchzuführen und zu verstehen, wie sie die Bedürfnisse ihrer Kunden am besten erfüllen können.

Dr. Mark Mattingley-Scott, Chief Revenue Officer für Quantum Brilliance, lehrt menschliches und maschinelles Lernen am Institut für Kognitionswissenschaft der Universität Osnabrück, ist Direktor des Frankfurter Instituts für Neue Medien und leitendes Mitglied des IEEE und verfügt über mehr als 30 Jahre Erfahrung in kommerzieller Technologie und Forschung, viele davon bei IBM.

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• Quelle: https://insidehpc.com/2023/12/how-hpc-centers-can-start-the-move-to-quantum-now/