Obliczenia kwantowe i superkomputery

Produkujemy coraz więcej danych w naszym życiu. 

Każdego dnia generujemy około 2,5 kwintyliona bajtów danych, czyli około 100 milionów płyt Blu-ray DVD.

Mogą to być dane osobowe z mediów społecznościowych, wyszukiwania online lub transmisji strumieniowej, dane z czujników w polach, aby pomóc w rolnictwie, dane zebrane z prognoz pogody lub dane z innych obiektów cyfrowych. 

Oczekuje się, że ilość danych, które istnieją na świecie, osiągnie 175 zettabajtów do 2025 r. Trudno to sobie wyobrazić – tylko jeden zettabajt może pomieścić bilion kopii Wojny i Pokoju. Gdyby jedna osoba chciała pobrać wszystkie te dane, zajęłoby to około 1,8 miliarda lat.

W jaki sposób przetwarzamy te ogromne ilości danych? 

Nasze laptopy są dalekie od mocy obliczeniowej potrzebnej do tego celu. 

Dlatego też Europa inwestuje w wysokowydajne komputery lub superkomputery. LUMI, najpotężniejszy superkomputer w Europie, ma moc obliczeniową około 1,5 mln laptopów. 

Wysokowydajne komputery pozwalają nam:

Czym są komputery EuroHPC?

LUMI

Finland

#3 na całym świecie

LEONARDO

Włochy

#5 na całym świecie

Karolina

Czechy

Odkrywca

Bułgaria

JUPITER

Pierwszy w Europie superkomputer eksaskalowy JUPITER jest obecnie w budowie w Niemczech.

Wspólne Przedsięwzięcie EuroHPC przygotowuje się również do integracji swoich superkomputerów z 6 komputerami kwantowymi w Czechach, Niemczech, Hiszpanii, Francji, Włoszech i Polsce, co stanowi pierwszy krok w kierunku wdrożenia europejskiej infrastruktury obliczeń kwantowych.

Klasyczne komputery, takie jak nasze laptopy, używają bitów do przechowywania jednostek informacji, które mogą być 0 lub 1. Komputery kwantowe wykorzystują bity kwantowe – lub kubity. Mogą one reprezentować dowolną kombinację 0 i 1 jednocześnie. 

Pomyśl o słynnym kocie Schrödingera, który demonstrował ten pomysł: Kot jest umieszczony w pudełku z czymś, co może go zabić, a pudełko jest zapieczętowane. Dopóki pudełko nie zostanie otwarte, kot jest zarówno martwy, jak i żywy.

Oznacza to, że zamiast przeprowadzać nowe obliczenia za każdym razem, gdy zmienia się informacja, komputery kwantowe mogą badać wiele ścieżek jednocześnie. 

W wykrywaniu kwantowym możliwe jest zbudowanie czujników, które są znacznie dokładniejsze niż ich klasyczne odpowiedniki.

Komunikacja kwantowa wykorzystuje właściwości kubitów, aby umożliwić bardzo bezpieczną transmisję wrażliwych danych.

Długoterminową wizją UE jest rozwój internetu kwantowego w całej Europie: komputery kwantowe, symulatory i czujniki byłyby wzajemnie połączone za pośrednictwem sieci kwantowych dystrybuujących informacje i zasoby kwantowe.

Obecne zastosowania kwantowe

Ultra-precyzyjne zegary atomowe stosowane w systemach nawigacyjnych, inteligentnych sieciach energetycznych i do znaczników czasu transakcji finansowych.

Jądrowy rezonans magnetyczny (NMRI) i zaawansowana technika obrazowania medycznego

Symulatory i czujniki kwantowe wykorzystywane do szybszego opracowywania nowych leków i wykrywania zasobów naturalnych

Kwantowa dystrybucja klucza (QKD): jedna z najbezpieczniejszych form komunikacji optycznej, dystrybuująca klucze szyfrujące z możliwością wykrycia podsłuchu

Inicjatywa przewodnia dotycząca technologii kwantowych

Quantum Technologies Flagship to długoterminowa inicjatywa badawcza i innowacyjna.

Inicjatywa dotycząca europejskiej infrastruktury komunikacji kwantowej (EuroQCI)

Komisja Europejska współpracuje z państwami członkowskimi UE i Europejską Agencją Kosmiczną w celu opracowania europejskiej infrastruktury komunikacji kwantowej (EuroQCI). 

EuroQCI to kwantowa infrastruktura komunikacyjna obejmująca całą UE, która wzmocni ochronę instytucji rządowych, ich centrów danych, szpitali, sieci energetycznych i innych. 

Będzie on integralną częścią IRIS2, nowego unijnego systemu bezpiecznej komunikacji w przestrzeni kosmicznej.

Cyfrowe bliźniaki to wirtualne reprezentacje rzeczywistych obiektów. Mogą nam pomóc w modelowaniu scenariuszy i przewidywaniu przyszłych wydarzeń. 

Cyfrowe bliźniaki polegają na mocy superkomputerów do przeprowadzania swoich wysoce złożonych symulacji.

Miejsce docelowe Ziemia

Destination Earth (DestinE) wykorzystuje cyfrowe bliźniaki do stworzenia repliki Ziemi. 

Pomoże nam modelować, symulować i przewidywać zdarzenia naturalne i wpływ działalności człowieka. 

UE jest wspierana we wdrażaniu DestinE przez trzy podmioty, którym powierzono to zadanie.

Kalendarium Przeznaczenia Ziemi

10 czerwca 2024 r.: Pierwsze wydanie platformy usług podstawowych, data lake i pierwszych dwóch cyfrowych bliźniaków na temat zdarzeń ekstremalnych i przystosowania się do zmiany klimatu

Do 2027 r.: Dalsze udoskonalanie systemu DestinE, świadczenie dodatkowych usług, przełomowe rozwiązania w zakresie sztucznej inteligencji i synergie z dodatkowymi cyfrowymi bliźniakami

Do 2030 r.: Kompletny cyfrowy bliźniak systemu ziemskiego

Europejska inicjatywa na rzecz wirtualnych bliźniąt ludzkich

Wirtualny bliźniak jest cyfrową reprezentacją ludzkiego ciała. Można tego dokonać na różnych poziomach anatomii – komórki, tkanki, narządy lub układy narządów. 

Wirtualne ludzkie bliźniaki wykorzystują modele oprogramowania i dane do naśladowania i przewidywania zachowania swoich fizycznych odpowiedników. Mają one duży potencjał w zakresie poprawy ukierunkowanej profilaktyki, zapewniania ścieżek klinicznych i wspierania pracowników służby zdrowia.

Europejska inicjatywa na rzecz wirtualnych bliźniąt ludzkich będzie wspierać współpracę i ułatwiać badania w tej dziedzinie, wykorzystując moc obliczeń superkomputerowych i korzyści oferowane przez europejską przestrzeń danych dotyczących zdrowia.