Kvantu un superdatošana

Mēs savā dzīvē ģenerējam arvien lielāku datu apjomu. 

Katru dienu mēs ģenerējam aptuveni 2,5 quintillion baitus datu, kas ir aptuveni 100 miljoni Blu-ray DVD datu vērtībā.

Šie dati varētu būt personas dati no sociālajiem medijiem, tiešsaistes meklēšanas vai straumēšanas, dati no sensoriem laukos, lai palīdzētu lauksaimniecībai, dati, kas savākti no laika prognozēm, vai dati par citiem digitāliem objektiem. 

Paredzams, ka pasaulē esošo datu apjoms līdz 2025. gadam sasniegs 175 zetabaitus. To ir grūti iedomāties – tikai viens zetabaits var turēt vienu triljonu kara un miera kopiju. Un, ja viens cilvēks vēlētos lejupielādēt visus šos datus, tas aizņemtu aptuveni 1,8 miljardus gadu.

Tātad, kā mēs apstrādājam šos milzīgos datu apjomus? 

Mūsu klēpjdatori ir daudz mazāki par šim nolūkam nepieciešamo skaitļošanas jaudu. 

Tāpēc Eiropa iegulda augstas veiktspējas datoros jeb superdatoros. LUMI, kas ir jaudīgākais superdators Eiropā, skaitļošanas jauda ir aptuveni 1,5 miljoni klēpjdatoru. 

Augstas veiktspējas datori ļauj mums:

Kas ir EuroHPC datori?

LUMI

Somija

#3 visā pasaulē

LEONARDO

Itālija

#5 visā pasaulē

Karolina

Čehija

Discoverer

Bulgārija

JUPITER

Vācijā pašlaik tiek būvēts Eiropas pirmais eksalīmeņa superdators JUPITER.

Kopuzņēmums EuroHPC arī gatavojas integrēt savus superdatorus ar 6 kvantu datoriem Čehijā, Vācijā, Spānijā, Francijā, Itālijā un Polijā, kas ir pirmais solis ceļā uz Eiropas kvantu datošanas infrastruktūras ieviešanu.

Klasiskie datori, piemēram, mūsu klēpjdatori, izmanto “bitus”, lai uzglabātu informācijas vienības, kas var būt 0 vai 1. Kvantu datori izmanto kvantu bitus jeb kvantu bitus. Tie var atspoguļot jebkuru kombināciju 0 un 1 vienlaicīgi. 

Padomājiet par slaveno Šrēdingera kaķi, ko izmanto, lai demonstrētu šo ideju: kaķis ir ievietots kastē ar kaut ko, kas to varētu nogalināt, un kaste ir aizzīmogota. Līdz kastes atvēršanai kaķis ir gan miris, gan dzīvs.

Tas nozīmē nevis to, ka ikreiz, kad mainās informācija, ir jāveic jauni aprēķini, bet gan to, ka kvantu datori vienlaikus var izpētīt daudzus ceļus. 

Kvantu izpētē ir iespējams izveidot sensorus, kas ir daudz precīzāki par to klasiskajiem ekvivalentiem.

Kvantu komunikācija izmanto kvantu bitu īpašības, lai nodrošinātu ļoti drošu sensitīvu datu pārraidi.

ES ilgtermiņa redzējums ir kvantu interneta attīstība visā Eiropā: kvantu datori, simulatori un sensori būtu savstarpēji savienoti, izmantojot kvantu tīklus, kas izplata informāciju un kvantu resursus.

Pašreizējie kvantu lietojumi

Īpaši precīzi atompulksteņi, ko izmanto navigācijas sistēmās, viedajos energotīklos un finanšu darījumos ar laika zīmogu.

Kodolmagnētiskās rezonanses attēlveidošana (NMRI) un progresīva medicīniskās attēlveidošanas tehnika

Kvantu simulatori un sensori, ko izmanto ātrākai jaunu zāļu izstrādei un dabas resursu atklāšanai

Kvantu atslēgas sadalījums (QKD): viens no drošākajiem optisko sakaru veidiem, kas izplata šifrēšanas atslēgas ar spēju atklāt noklausīšanos

Kvantu tehnoloģiju pamatiniciatīva

Kvantu tehnoloģiju pamatiniciatīva ir ilgtermiņa pētniecības un inovācijas iniciatīva.

Eiropas kvantiskās komunikācijas infrastruktūras (EuroQCI) iniciatīva

Eiropas Komisija sadarbojas ar ES dalībvalstīm un Eiropas Kosmosa aģentūru, lai izstrādātu Eiropas kvantiskās komunikācijas infrastruktūru (EuroQCI). 

EuroQCI ir kvantu komunikācijas infrastruktūra, kas aptver visu ES un kas stiprinās valsts iestāžu, to datu centru, slimnīcu, energotīklu un citu aizsardzību. 

Tā būs jaunās ES kosmosā bāzētās drošās sakaru sistēmas IRIS2 neatņemama sastāvdaļa.

Digitālie dvīņi ir virtuāli reālās pasaules objektu attēlojumi. Tie var mums palīdzēt modelēt scenārijus un prognozēt notikumus nākotnē. 

Digitālie dvīņi paļaujas uz superdatoru jaudu, lai veiktu savas ļoti sarežģītās simulācijas.

Galamērķis Zeme

Galamērķis Zeme (DestinE) izmanto digitālos dvīņus, lai izveidotu Zemes kopiju. 

Tas mums palīdzēs modelēt, simulēt un prognozēt dabas notikumus un cilvēka darbības ietekmi. 

ES DestinE īstenošanā atbalstu sniedz trīs pilnvarotās struktūras.

Galamērķa Zemes hronoloģija

2024. gada 10. jūnijs: Pirmā pamatpakalpojumu platformas versija, datu ezers un pirmie divi digitālie dvīņi par ekstremāliem notikumiem un pielāgošanos klimata pārmaiņām

Līdz 2027. gadam: DestinE sistēmas turpmāka uzlabošana, papildu pakalpojumu sniegšana, revolucionāra mākslīgā intelekta attīstība un sinerģija ar papildu digitālajiem dvīņiem

Līdz 2030. gadam: Pilnīgs Zemes sistēmas digitālais dvīnis

Eiropas Virtuālo cilvēka dvīņu iniciatīva

Virtuāls cilvēka dvīnis ir cilvēka ķermeņa digitālais attēlojums. To var izdarīt dažādos anatomijas līmeņos — šūnās, audos, orgānos vai orgānu sistēmās. 

Virtuālie cilvēku dvīņi izmanto programmatūras modeļus un datus, lai imitētu un prognozētu savu fizisko partneru uzvedību. Tiem ir liels potenciāls uzlabot mērķtiecīgu profilaksi, nodrošināt klīniskos ceļus un atbalstīt veselības aprūpes speciālistus.

Eiropas Virtuālo cilvēka dvīņu iniciatīva veicinās sadarbību un atvieglos pētniecību šajā jomā, izmantojot superdatošanas jaudu un Eiropas veselības datu telpas sniegtās priekšrocības.