Κβαντική και υπερυπολογιστική

Παράγουμε συνεχώς αυξανόμενες ποσότητες δεδομένων στη ζωή μας. 

Παράγουμε περίπου 2,5 εκατομμύρια bytes δεδομένων καθημερινά — αυτό είναι περίπου 100 εκατομμύρια Blu-ray DVDs αξίας δεδομένων.

Αυτά τα δεδομένα θα μπορούσαν να είναι προσωπικά δεδομένα από τα μέσα κοινωνικής δικτύωσης, διαδικτυακές αναζητήσεις ή streaming, δεδομένα από αισθητήρες σε πεδία που βοηθούν στη γεωργία, δεδομένα που συλλέγονται από μετεωρολογικές προβλέψεις ή δεδομένα άλλων ψηφιακών αντικειμένων. 

Ο όγκος των δεδομένων που υπάρχουν στον κόσμο αναμένεται να φτάσει τα 175 zettabytes μέχρι το 2025. Αυτό είναι δύσκολο να φανταστεί κανείς — μόνο ένα zettabyte μπορεί να κρατήσει ένα τρισεκατομμύριο αντίτυπα του Πολέμου και της Ειρήνης. Και, αν ένα άτομο ήθελε να κατεβάσει όλα αυτά τα δεδομένα, θα χρειάζονταν περίπου 1,8 δισεκατομμύρια χρόνια.

Πώς επεξεργαζόμαστε αυτές τις τεράστιες ποσότητες δεδομένων; 

Οι φορητοί υπολογιστές μας υπολείπονται κατά πολύ της υπολογιστικής ισχύος που απαιτείται γι’ αυτό. 

Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η Ευρώπη επενδύει σε υπολογιστές υψηλών επιδόσεων ή σε υπερυπολογιστές. Ο Lumi, ο ισχυρότερος υπερυπολογιστής στην Ευρώπη, έχει την υπολογιστική ισχύ περίπου 1,5 εκατ. φορητών υπολογιστών. 

Οι υπολογιστές υψηλής απόδοσης μας επιτρέπουν να:

Τι είναι οι υπολογιστές EuroHPC;

ΛΟΎΜΙ

Φινλανδία

#3 σε όλο τον κόσμο

ΛΕΟΝΆΡΝΤΟ

Ιταλία

#5 σε όλο τον κόσμο

Καρολίνα

Τσεχία

Εξερευνητής

Βουλγαρία

ΔΊΑΣ

Ο πρώτος υπερυπολογιστής εξακλίμακας της Ευρώπης, ο JUPITER, βρίσκεται υπό κατασκευή στη Γερμανία.

Η κοινή επιχείρηση EuroHPC ετοιμάζεται επίσης να ενσωματώσει τους υπερυπολογιστές της με 6 κβαντικούς υπολογιστές στην Τσεχία, τη Γερμανία, την Ισπανία, τη Γαλλία, την Ιταλία και την Πολωνία, το πρώτο βήμα προς την ανάπτυξη μιας ευρωπαϊκής υποδομής κβαντικής υπολογιστικής.

Κλασικοί υπολογιστές όπως οι φορητοί υπολογιστές μας χρησιμοποιούν «bits» για την αποθήκευση μονάδων πληροφοριών που μπορούν είτε να είναι 0 είτε 1. Οι κβαντικοί υπολογιστές χρησιμοποιούν κβαντικά bits — ή qubits. Αυτά μπορούν να αντιπροσωπεύουν οποιοδήποτε συνδυασμό των 0 και 1 ταυτόχρονα. 

Σκεφτείτε τη διάσημη γάτα του Schrödinger, που συνήθιζε να αποδεικνύει αυτή την ιδέα: μια γάτα τοποθετείται σε ένα κουτί με κάτι που θα μπορούσε να την σκοτώσει και το κουτί είναι σφραγισμένο. Μέχρι να ανοίξει το κουτί, η γάτα είναι νεκρή και ζωντανή.

Αυτό σημαίνει ότι αντί να χρειάζεται να πραγματοποιούν νέους υπολογισμούς κάθε φορά που αλλάζουν οι πληροφορίες, οι κβαντικοί υπολογιστές μπορούν να εξερευνήσουν πολλές διαδρομές ταυτόχρονα. 

Στην κβαντική ανίχνευση, είναι δυνατόν να δημιουργηθούν αισθητήρες που είναι πολύ πιο ακριβείς από τα κλασικά ισοδύναμα τους.

Η κβαντική επικοινωνία χρησιμοποιεί τις ιδιότητες των qubits για να επιτρέψει την πολύ ασφαλή μετάδοση ευαίσθητων δεδομένων.

Το μακροπρόθεσμο όραμα της ΕΕ είναι η ανάπτυξη του κβαντικού διαδικτύου σε όλη την Ευρώπη: κβαντικοί υπολογιστές, προσομοιωτές και αισθητήρες θα διασυνδεθούν μέσω κβαντικών δικτύων που διανέμουν πληροφορίες και κβαντικούς πόρους.

Τρέχουσες κβαντικές εφαρμογές

Εξαιρετικά ακριβή ατομικά ρολόγια που χρησιμοποιούνται σε συστήματα πλοήγησης, έξυπνα ενεργειακά δίκτυα και για τη χρονοσφραγίδα χρηματοοικονομικών συναλλαγών.

Πυρηνική μαγνητική τομογραφία (NMRI) και προηγμένη τεχνική ιατρικής απεικόνισης

Κβαντικοί προσομοιωτές και αισθητήρες που χρησιμοποιούνται για την ταχύτερη ανάπτυξη νέων φαρμάκων και για την ανίχνευση φυσικών πόρων

Κατανομή κβαντικού κλειδιού (QKD): μία από τις πιο ασφαλείς μορφές οπτικής επικοινωνίας, διανέμοντας κλειδιά κρυπτογράφησης με τη δυνατότητα ανίχνευσης υποκλοπών

Εμβληματική πρωτοβουλία για τις κβαντικές τεχνολογίες

Η εμβληματική πρωτοβουλία Quantum Technologies είναι μια μακροπρόθεσμη πρωτοβουλία έρευνας και καινοτομίας.

Ευρωπαϊκή Κβαντική Επικοινωνιακή Υποδομή (EuroQCI)

Η Ευρωπαϊκή Επιτροπή συνεργάζεται με τα κράτη μέλη της ΕΕ και τον Ευρωπαϊκό Οργανισμό Διαστήματος για την ανάπτυξη της Ευρωπαϊκής Υποδομής Κβαντικής Επικοινωνίας (EuroQCI). 

Το EuroQCI είναι μια υποδομή κβαντικής επικοινωνίας που καλύπτει ολόκληρη την ΕΕ, η οποία θα ενισχύσει την προστασία των κυβερνητικών θεσμών, των κέντρων δεδομένων τους, των νοσοκομείων, των ενεργειακών δικτύων και άλλων. 

Θα αποτελέσει αναπόσπαστο μέρος του IRIS², του νέου συστήματος ασφαλούς επικοινωνίας της ΕΕ που βασίζεται στο διάστημα.

Τα ψηφιακά δίδυμα είναι εικονικές αναπαραστάσεις πραγματικών αντικειμένων. Μπορούν να μας βοηθήσουν να μοντελοποιήσουμε σενάρια και γεγονότα να προβλέψουμε μελλοντικά γεγονότα. 

Τα ψηφιακά δίδυμα βασίζονται στη δύναμη των υπερυπολογιστών για να πραγματοποιήσουν τις εξαιρετικά περίπλοκες προσομοιώσεις τους.

Προορισμός Γη

Ο προορισμός Γη (DestinE) χρησιμοποιεί ψηφιακά δίδυμα για να δημιουργήσει ένα αντίγραφο της Γης. 

Θα μας βοηθήσει να μοντελοποιήσουμε, να προσομοιώσουμε και να προβλέψουμε τα φυσικά γεγονότα και τον αντίκτυπο των ανθρώπινων δραστηριοτήτων. 

Η ΕΕ υποστηρίζεται στην εφαρμογή του DestinE από τρεις εντεταλμένες οντότητες.

Χρονολόγιο Προορισμού Γη

10 Ιουνίου 2024: Πρώτη κυκλοφορία της πλατφόρμας βασικών υπηρεσιών, της λίμνης δεδομένων και των δύο πρώτων ψηφιακών δίδυμων για τα ακραία φαινόμενα και την προσαρμογή στην κλιματική αλλαγή

Έως το 2027: Περαιτέρω ενίσχυση του συστήματος DestinE, παροχή πρόσθετων υπηρεσιών, ρηξικέλευθες εξελίξεις στον τομέα της ΤΝ και συνέργειες με πρόσθετα ψηφιακά δίδυμα

Έως το 2030: Ένα πλήρες ψηφιακό δίδυμο του συστήματος της Γης

Ευρωπαϊκή πρωτοβουλία για τα εικονικά ανθρώπινα δίδυμα

Ένα εικονικό ανθρώπινο δίδυμο είναι μια ψηφιακή αναπαράσταση του ανθρώπινου σώματος. Αυτό μπορεί να γίνει σε διάφορα επίπεδα ανατομίας — κύτταρα, ιστούς, όργανα ή συστήματα οργάνων. 

Τα εικονικά ανθρώπινα δίδυμα χρησιμοποιούν μοντέλα λογισμικού και δεδομένα για να μιμηθούν και να προβλέψουν τη συμπεριφορά των φυσικών ομολόγων τους. Έχουν πολλές δυνατότητες να βελτιώσουν τη στοχευμένη πρόληψη, να παρέχουν κλινικές οδούς και να υποστηρίζουν τους επαγγελματίες του τομέα της υγείας.

Η ευρωπαϊκή πρωτοβουλία για τα εικονικά ανθρώπινα δίδυμα θα προωθήσει τη συνεργασία και θα διευκολύνει την έρευνα στον τομέα αυτό, αξιοποιώντας τη δύναμη της υπερυπολογιστικής και τα οφέλη που προσφέρει ο Ευρωπαϊκός Χώρος Δεδομένων για την Υγεία.