Die Integration von Quantencomputing in bestehende Hochleistungsrechner (HPC) rückt einen Schritt näher an die Praxis. Quantum Brilliance und das Pawsey Supercomputing Research Centre haben einen hybriden Workflow entwickelt, der Quanten- und klassische Prozessoren nahtlos kombiniert. Durch den Einsatz von NVIDIA Superchips eröffnet sich für Forschende und Unternehmen eine neue Möglichkeit, leistungsfähige Quanten- und klassische Systeme gemeinsam für anspruchsvolle Berechnungen zu nutzen.
Foto: Quantum Brilliance
Dr. Mark Mattingley-Scott, Europachef von Quantum Brilliance
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Andrea Tabacchini, Vice President of Quantum Solutions bei Quantum Brilliance
Quantencomputer gewinnen zunehmend an Bedeutung, insbesondere wenn sie mit klassischer Rechenleistung kombiniert werden. Quantum Brilliance, ein deutsch-australisches Unternehmen für Quantentechnologie auf Diamantbasis, und das Pawsey Supercomputing Research Centre in Australien haben gemeinsam einen entscheidenden Fortschritt erzielt. Durch einen neuartigen hybriden Workflow ist es ihnen gelungen, Quantenprozessoren (QPU) mit klassischen CPU- und GPU-Ressourcen zu verbinden. Diese Entwicklung ermöglicht es Forschenden und Unternehmen, Quantencomputing einfacher in bestehende Hochleistungsrechner (HPC) zu integrieren und somit komplexe Probleme effizienter zu lösen.
Der neue hybride Workflow erlaubt die dynamische Nutzung der virtuellen Quantum Processing Unit (vQPU) von Quantum Brilliance in Kombination mit klassischen und beschleunigten Rechenressourcen. NVIDIA GH200 Grace Hopper Superchips, die bei Pawsey gehostet werden, dienen als zentrale Recheneinheiten. Die innovative Architektur fungiert als eine Art „Universaladapter“, der verschiedene Computerplattformen miteinander verbindet und eine harmonische Zusammenarbeit der unterschiedlichen Prozessortypen ermöglicht. Eine der Schlüsselinnovationen ist die Fähigkeit des Workflows, sowohl mit virtuellen als auch physischen Quantencomputern in einheitlicher Weise zu kommunizieren. Durch die nahtlose Anbindung an bestehende HPC-Cluster mit Tools wie SLURM wird die Nutzung von Quantentechnologie erheblich vereinfacht. Der nächste Schritt des Projekts ist die Implementierung des Workflows auf dem Pawsey-Supercomputer Setonix unter Verwendung eines physischen Quantencomputers.
Die virtuelle QPU (vQPU) von Quantum Brilliance erleichtert den Einstieg in das Quantencomputing, indem sie das Verhalten physischer Quantenprozessoren mit mehreren Qubits emuliert. Da physische Quantencomputer derzeit nur begrenzt verfügbar sind, bietet vQPU eine skalierbare Lösung, die in HPC-Umgebungen integriert werden kann. Die NVIDIA GH200 Superchips ermöglichen es, vQPU-Instanzen flexibel an die Anforderungen unterschiedlicher Berechnungen anzupassen. Forschende können so realistische Quantenalgorithmen testen, einschließlich der Modellierung von Rauscheinflüssen und der Simulation physikalischer Einschränkungen. Die Technologie zeigt besonders großes Potenzial in der Radioastronomie, künstlicher Intelligenz und Bioinformatik, wo hybride Quanten-Klassik-Systeme helfen können, komplexe Probleme effizienter zu lösen.
Führende Experten betonen die Wichtigkeit hybrider Workflows für die Zukunft des Quantencomputings. „Wir haben einen Dirigenten für ein technologisches Orchester entwickelt, in dem Quanten- und klassische Computer in Harmonie zusammenarbeiten, um komplexe Probleme zu lösen“, sagt Dr. Pascal Elahi, Quantum Team Lead bei Pawsey. Sam Stanwyck, Group Product Manager für Quantencomputing bei NVIDIA, ergänzt: „Dieser neuartige hybride Workflow unterstreicht die Bedeutung von Accelerated Computing für die Weiterentwicklung von Quantencomputing.“ Andrea Tabacchini, Vice President of Quantum Solutions bei Quantum Brilliance, sieht in der Integration der virtuellen QPU einen entscheidenden Schritt hin zur praktischen Anwendung von Quantentechnologie.
Dr. Mark Mattingley-Scott, Europachef von Quantum Brilliance, fasst die Zukunftsperspektive zusammen: „Die Zukunft des Quantencomputing ist hybrid. Der neu entwickelte Hybrid-Workflow ermöglicht es Nutzern, experimentell realistische Einsatzszenarien zu erkunden und den praktischen Nutzen von Quantentechnologie weiter voranzutreiben.“
