Calcul cuantic și supercalcul

Producem cantități din ce în ce mai mari de date în viața noastră. 

Generăm zilnic aproximativ 2,5 cvintilioane de octeți de date, ceea ce înseamnă aproximativ 100 de milioane de DVD-uri Blu-ray.

Aceste date ar putea fi date cu caracter personal de pe platformele de comunicare socială, căutări online sau streaming, date de la senzorii din câmpuri pentru a ajuta la agricultură, date colectate din prognoze meteorologice sau date privind alte obiecte digitale. 

Volumul de date care există în lume este de așteptat să ajungă la 175 zettabytes până în 2025. Acest lucru este greu de imaginat – doar un zettabyte poate deține un trilion de copii ale cărții „Război și pace”. Și, dacă o persoană ar dori să descarce toate aceste date, ar dura aproximativ 1,8 miliarde de ani.

Deci, cum procesăm aceste cantități uriașe de date? 

Laptopurile noastre sunt departe de puterea de calcul necesară pentru acest lucru. 

Acesta este motivul pentru care Europa investește în calculatoare de înaltă performanță sau în supercalculatoare. LUMI, cel mai puternic supercalculator din Europa, are o putere de calcul de aproximativ 1,5 milioane de laptopuri. 

Calculatoarele de înaltă performanță ne permit:

Ce sunt calculatoarele EuroHPC?

LUMI

Finland

#3 la nivel mondial

LEONARDO

Italia

#5 la nivel mondial

Karolina

Cehia

Discoverer

Bulgaria

JUPITER

Primul supercalculator exascale din Europa, JUPITER, este în prezent în construcție în Germania.

Întreprinderea comună EuroHPC se pregătește, de asemenea, să își integreze supercalculatoarele cu 6 calculatoare cuantice în Cehia, Germania, Spania, Franța, Italia și Polonia, primul pas către implementarea unei infrastructuri europene de calcul cuantic.

Calculatoarele clasice, cum ar fi laptopurile noastre, utilizează „biți” pentru a stoca unități de informații care pot fi 0 sau 1. Calculatoarele cuantice utilizează biți cuantici – sau qubiți. Acestea pot reprezenta orice combinație de 0 și 1 simultan. 

Gândiți-vă la faimoasa pisică a lui Schrödinger, folosită pentru a demonstra această idee: o pisică este plasată într-o cutie cu ceva care ar putea să o omoare, iar cutia este sigilată. Până când cutia este deschisă, pisica este atât moartă, cât și vie.

Acest lucru înseamnă că, în loc să trebuiască să efectueze noi calcule de fiecare dată când informațiile se schimbă, computerele cuantice pot explora mai multe căi în același timp. 

În detectarea cuantică, este posibil să se construiască senzori care sunt mult mai preciși decât echivalentele lor clasice.

Comunicarea cuantică utilizează proprietățile qubiților pentru a permite transmiterea foarte sigură a datelor sensibile.

Viziunea pe termen lung a UE este dezvoltarea internetului cuantic în întreaga Europă: calculatoarele cuantice, simulatoarele și senzorii ar fi interconectați prin intermediul rețelelor cuantice care distribuie informații și resurse cuantice.

Aplicații cuantice actuale

Ceasuri atomice ultra-precise utilizate în sistemele de navigație, rețelele inteligente de energie și pentru a marca tranzacțiile financiare.

Imagistica prin rezonanță magnetică nucleară (RMN) și tehnica avansată de imagistică medicală

Simulatoare cuantice și senzori utilizați pentru dezvoltarea mai rapidă a noilor medicamente și pentru detectarea resurselor naturale

Distribuția cheilor cuantice (QKD): una dintre cele mai sigure forme de comunicare optică, distribuind chei de criptare cu capacitatea de a detecta interceptarea

Inițiativa emblematică privind tehnologiile cuantice

Inițiativa emblematică privind tehnologiile cuantice este o inițiativă de cercetare și inovare pe termen lung.

Inițiativa privind infrastructura europeană de comunicații cuantice (EuroQCI)

Comisia Europeană colaborează cu statele membre ale UE și cu Agenția Spațială Europeană pentru a dezvolta infrastructura europeană de comunicații cuantice (EuroQCI). 

EuroQCI este o infrastructură de comunicații cuantice care acoperă întreaga UE și care va consolida protecția instituțiilor guvernamentale, a centrelor lor de date, a spitalelor, a rețelelor energetice și a altor entități. 

Acesta va face parte integrantă din IRIS2, noul sistem spațial de comunicații securizate al UE.

Gemenii digitali sunt reprezentări virtuale ale obiectelor din lumea reală. Ele ne pot ajuta să modelăm scenarii și evenimente să prezicem evenimente viitoare. 

Gemenii digitali se bazează pe puterea supercomputerelor pentru a-și efectua simulările extrem de complexe.

Destinație Pământ

Destinația Pământ (DestinE) folosește gemeni digitali pentru a crea o replică a Pământului. 

Ne va ajuta să modelăm, să simulăm și să prezicem evenimentele naturale și impactul activităților umane. 

UE este sprijinită în punerea în aplicare a DestinE de trei entități cărora le-a fost încredințată execuția.

Cronologia destinației Pământ

10 iunie 2024: Prima lansare a platformei de servicii de bază, a lacului de date și a primilor doi gemeni digitali privind evenimentele extreme și adaptarea la schimbările climatice

Până în 2027: Consolidarea în continuare a sistemului DestinE, furnizarea de servicii suplimentare, evoluții revoluționare în domeniul IA și sinergii cu gemeni digitali suplimentari

Până în 2030: Un geamăn digital complet al sistemului terestru

Inițiativa europeană privind gemenii umani virtuali

Un geamăn uman virtual este o reprezentare digitală a corpului uman. Acest lucru se poate realiza la diferite niveluri de anatomie – celule, țesuturi, organe sau sisteme de organe. 

Gemenii umani virtuali folosesc modele software și date pentru a imita și prezice comportamentul omologilor lor fizici. Acestea au un mare potențial de a îmbunătăți prevenirea țintită, de a oferi căi clinice și de a sprijini profesioniștii din domeniul sănătății.

Inițiativa europeană privind gemenii umani virtuali va încuraja colaborarea și va facilita cercetarea în acest domeniu, utilizând puterea supercalculului și beneficiile oferite de spațiul european al datelor privind sănătatea.