Ein Team der Technischen Universität München (TUM) und des Leibniz-Rechenzentrums (LRZ) hat ein Werkzeug vorgestellt, das Quanten- und Hochleistungsrechner in einem hybriden Ansatz zusammenführt. Die Erweiterung der bestehenden sys-sage-Bibliothek ermöglicht eine einheitliche Darstellung und Steuerung beider Systeme – ein Schritt hin zur praktischen Nutzung von Quantencomputern in Supercomputing-Zentren.
Foto: Astrid Eckert, TU Muenchen
Quantencomputer gelten als Schlüsseltechnologie für besonders komplexe Rechenprobleme, werden jedoch nicht als Ersatz, sondern als Ergänzung zu klassischen Supercomputern gesehen. Ihre Integration in bestehende Hochleistungsrechner-Umgebungen ist bislang schwierig, da sich beide Systeme in Architektur, Schnittstellen und Steuerungsmechanismen grundlegend unterscheiden. Forschende der Technischen Universität München (TUM) haben nun gemeinsam mit dem Leibniz-Rechenzentrum (LRZ) ein hybrides Softwarewerkzeug entwickelt, das diese Hürde adressiert und eine nahtlose Interaktion ermöglicht.
Der von TUM und LRZ präsentierte Ansatz baut auf der sys-sage-Bibliothek auf, die ursprünglich als zentrale Schnittstelle für Supercomputer konzipiert wurde. Sie sammelt und organisiert Informationen über die Architektur und Topologie eines Systems und stellt diese für Anwendungen oder andere Softwarekomponenten bereit. Mit der aktuellen Erweiterung kann sys-sage nun auch Quantenrechner in diese Struktur integrieren.
Die neue Version der Bibliothek schafft eine hybride Systemdarstellung, die Quanten- und Hochleistungscomputer über eine gemeinsame Schnittstelle verbindet. Damit wird es möglich, Informationen über beide Systeme in einheitlicher Form darzustellen und für die Optimierung der Ressourcennutzung zu verwenden. Anwendungen können so gezielter entscheiden, ob eine Berechnung effizienter auf einem Quanten- oder einem klassischen System ausgeführt werden sollte.
Das entwickelte Werkzeug wurde im Rahmen des Munich Quantum Valley und des Munich Quantum Software Stack (MQSS) realisiert. Laut Martin Schulz, Professor für Rechnerarchitektur und Parallele Systeme an der TUM und Mitglied des LRZ-Direktoriums, bildet die Architektur einen Grundstein für den künftigen produktiven Einsatz von Quantencomputern in Supercomputing-Zentren. Erste experimentelle Nachweise für die Funktionsfähigkeit der hybriden Lösung konnten bereits erbracht werden.
