Im November 2021 startete mit Q-Exa ein ambitioniertes, vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördertes Projekt. Ziel war es, innerhalb von drei Jahren einen Quantencomputer-Demonstrator in ein Forschungsrechenzentrum zu integrieren, damit die Nutzerinnen und Nutzer die technologischen Besonderheiten eines Quantencomputers in einer High-Performance-Computing-Umgebung (HPC-Umgebung) erforschen können. Nun ist es so weit: Am Leibniz-Rechenzentrum (LRZ) in München wurde erstmals ein Quantencomputer mit einem Höchstleistungsrechner, dem SuperMUC-NG, verbunden. Diese Integration ist weltweit die erste ihrer Art und damit ein absolutes Novum. Das finnisch-deutsche Start-up IQM Quantum Computers entwickelte den verwendeten Quantenprozessor. Er basiert auf supraleitenden Schaltkreisen und bietet die Leistung von 20 Qubits. Heute weihte das Konsortium bestehend aus IQM, Eviden, HQS Quantum Simulations und dem LRZ das hybride System offiziell ein.
Q-Exa zeigt sich in ersten Tests zuverlässig
Die ersten Tests verlaufen vielversprechend: Beide Technologien – der Supercomputer SuperMUC-NG und das Quantensystem – kooperierten in der Testphase bereits zuverlässig miteinander. Das LRZ wird das hybride System daher demnächst für Forschungszwecke öffnen. Forschende können dann Q-Exa im Pilotbetrieb für Experimente und zur Entwicklung von Algorithmen oder Wissenschaftscodes nutzen. Q-Exa demonstriert die Innovationskraft eines interdisziplinären Verbundes wie Q-Exa. Das Projekt rückt nicht nur die Zukunft des Quantencomputings in greifbare Nähe, sondern schafft auch Motivation und Ansporn, weiter zu forschen und die vermeintlichen Grenzen des Möglichen zu überschreiten.
Vorteile des hybriden Ansatzes
Q-Exa soll Wissenschaft und Forschung schnellen Zugang zur zukunftsweisenden Technologie des Quantencomputings verschaffen. Denn Quantencomputer bieten neue Rechenmethoden, die spezielle, rechenintensive Aufgaben erheblich schneller lösen können als klassische Computer. Dafür nutzen sie Qubits anstelle von Bits. Diese lassen sich miteinander verschränken, sodass sie mehrere Zustände gleichzeitig annehmen können. Ganz im Gegensatz zu Bits, die nur zwei Zustände annehmen können – 1 oder 0. Noch aber steht das Quantencomputing vor vielen Herausforderungen: Zum einen braucht es eine kritische Anzahl an Qubits, mit denen das System operiert. Zum anderen hängt der Erfolg von Quantencomputern maßgeblich davon ab, wie gut man diese Qubits kontrollieren und vor Störeinflüssen schützen kann. Die Integration eines Quantenprozessors in eine HPC-Umgebung verspricht nun einerseits, Quantencomputer schneller alltagstauglicher zu machen. Anderseits können sie auch Supercomputer beschleunigen und helfen, Leistungsgrenzen zu überwinden, die heute weder mit bekannter Prozessortechnologie noch mit Methoden Künstlicher Intelligenz (KI) zu schaffen sind.
Weitere Informationen
Das Projekt Q-Exa (Quantencomputer-Erweiterung durch Exa-Scale-HPC) fördert das BMBF mit rund 40 Millionen Euro. Eine umfassende Pressemitteilung des LRZ finden Sie hier.