Ein Hybrid aus Supercomputer und Quantenrechner ermöglicht die Lösung komplexer Aufgaben in Chemie, Materialwissenschaften oder Optimierung.
Die Universität Innsbruck und das Spin-off AQT haben zum ersten Mal in Österreich einen Quantencomputer in eine High-Performance-Computing-Umgebung (HPC) eingebunden. Dieses Hybrid aus Supercomputer und Quantenrechner ermöglicht die Lösung komplexer Aufgaben in Chemie, Materialwissenschaften oder Optimierung. Das System wird bereits von Anwendern in Forschung und Industrie erprobt.
"LEO5" und "IBEX Q1"
Konkret hat das Team, den von der Universität betriebenen Rechencluster "LEO5" mit dem Quantencomputer "IBEX Q1" von AQT verbunden. HPC-Cluster werden in standardisierten Server-Racks installiert. Während diese Geräte eine hohe Rechenleistung bieten, skalieren bestimmte Probleme in der Natur, insbesondere solche, die mithilfe der Quantenmechanik beschrieben werden müssen, so ungünstig, dass sie nur annähernd oder gar nicht lösbar sind.
Zu den Problemen gehört das Verständnis der Supraleitung bei Raumtemperatur, die - sobald sie technisch umsetzbar wird - voraussichtlich alle Bereiche der Elektronik revolutionieren wird. Andere Anwendungen umfassen chemische Prozesse wie die Stickstofffixierung zur Entwicklung von kosten- und energieeffizienten Düngemitteln oder die Kohlenstoffbindung zur Bekämpfung des Klimawandels, heißt es zu den Anwendungsgebieten aus Innsbruck.
Arbeitslast austarieren
AQT hat eigenen Angaben nach den ersten Rack-kompatiblen Quantencomputer entwickelt. Die Herausforderung der Integration von Quantencomputern in die HPC-Infrastruktur besteht darin, die Arbeitslast zwischen diesen beiden völlig unterschiedlichen Berechnungsansätzen auszubalancieren. Schnittstellen zwischen der klassischen und der Quanteninfrastruktur ermöglichen es den Forschern nun, das Zusammenspiel kreativ auszuloten und anzupassen.