Kvantová a superpočítačová výpočtová technika

V našich životoch produkujeme čoraz väčšie množstvo údajov. 

Každý deň generujeme približne 2,5 trilióna bajtov údajov, čo predstavuje približne 100 miliónov DVD diskov Blu-ray v hodnote údajov.

Týmito údajmi by mohli byť osobné údaje zo sociálnych médií, online vyhľadávania alebo strímingu, údaje zo senzorov v oblastiach na pomoc s poľnohospodárstvom, údaje zozbierané z predpovedí počasia alebo údaje o iných digitálnych objektoch. 

Očakáva sa, že objem údajov, ktoré existujú vo svete, dosiahne do roku 2025 175 zettabajtov. Ťažko si to predstaviť – len jeden zettabyte môže obsahovať jeden bilión výtlačkov Vojny a mieru. A ak by si jedna osoba chcela stiahnuť všetky tieto údaje, trvalo by to asi 1,8 miliardy rokov.

Ako teda spracujeme tieto obrovské množstvá údajov? 

Naše notebooky zďaleka nedosahujú výpočtový výkon potrebný na tento účel. 

Z tohto dôvodu Európa investuje do vysokovýkonných počítačov alebo superpočítačov. LUMI, najvýkonnejší superpočítač v Európe, má výpočtový výkon približne 1,5 milióna notebookov. 

Vysokovýkonné počítače nám umožňujú:

Čo sú počítače EuroHPC?

LUMI

Fínsko

#3 na celom svete

LEONARDO

Taliansko

#5 na celom svete

Karolina

Česko

Discoverer

Bulharsko

JUPITER

Prvý exaflopový superpočítač v Európe JUPITER je v súčasnosti vo výstavbe v Nemecku.

Spoločný podnik EuroHPC sa takisto pripravuje na integráciu svojich superpočítačov so 6 kvantovými počítačmi v Česku, Nemecku, Španielsku, Francúzsku, Taliansku a Poľsku, čo je prvý krok smerom k zavedeniu európskej infraštruktúry kvantovej výpočtovej techniky.

Klasické počítače, ako sú naše notebooky, používajú „bity“ na ukladanie jednotiek informácií, ktoré môžu byť buď 0 alebo 1. Kvantové počítače používajú kvantové bity – alebo qubity. Tieto môžu reprezentovať ľubovoľnú kombináciu 0 a 1 súčasne. 

Spomeňte si na slávnu Schrödingerovu mačku, ktorá bola použitá na demonštráciu tejto myšlienky: Mačka je umiestnená v krabici s niečím, čo by ju mohlo zabiť, a krabica je zapečatená. Kým sa krabica neotvorí, mačka je mŕtva aj živá.

To znamená, že namiesto toho, aby museli vykonávať nové výpočty zakaždým, keď sa informácie zmenia, kvantové počítače môžu preskúmať mnoho ciest súčasne. 

V kvantovom snímaní je možné vytvoriť senzory, ktoré sú oveľa presnejšie ako ich klasické ekvivalenty.

Kvantová komunikácia využíva vlastnosti qubitov na umožnenie veľmi bezpečného prenosu citlivých údajov.

Dlhodobou víziou EÚ je rozvoj kvantového internetu v celej Európe: kvantové počítače, simulátory a snímače by boli prepojené prostredníctvom kvantových sietí distribuujúcich informácie a kvantové zdroje.

Súčasné kvantové aplikácie

Ultra presné atómové hodiny používané v navigačných systémoch, inteligentných energetických sieťach a na finančné transakcie s časovou pečiatkou.

Zobrazovanie pomocou nukleárnej magnetickej rezonancie (NMRI) a pokročilá lekárska zobrazovacia technika

Kvantové simulátory a snímače používané na rýchlejší vývoj nových liekov a pri odhaľovaní prírodných zdrojov

Distribúcia kvantového kľúča (QKD): jedna z najbezpečnejších foriem optickej komunikácie, ktorá distribuuje šifrovacie kľúče so schopnosťou detekovať odpočúvanie

Hlavná iniciatíva v oblasti kvantových technológií

Hlavná iniciatíva v oblasti kvantových technológií je dlhodobou výskumnou a inovačnou iniciatívou.

Európska kvantová komunikačná infraštruktúra (EuroQCI)

Európska komisia spolupracuje s členskými štátmi EÚ a Európskou vesmírnou agentúrou na rozvoji európskej kvantovej komunikačnej infraštruktúry (EuroQCI). 

EuroQCI je kvantová komunikačná infraštruktúra pokrývajúca celú EÚ, ktorá posilní ochranu vládnych inštitúcií, ich dátových centier, nemocníc, energetických sietí a ďalších. 

Bude neoddeliteľnou súčasťou IRIS2, nového vesmírneho zabezpečeného komunikačného systému EÚ.

Digitálne dvojčatá sú virtuálne reprezentácie objektov reálneho sveta. Môžu nám pomôcť modelovať scenáre a predpovedať budúce udalosti. 

Digitálne dvojčatá sa pri vykonávaní svojich veľmi zložitých simulácií spoliehajú na silu superpočítačov.

Destinácia Zem

Destinácia Zem (DestinE) používa digitálne dvojčatá na vytvorenie repliky Zeme. 

Pomôže nám modelovať, simulovať a predpovedať prírodné udalosti a vplyv ľudskej činnosti. 

EÚ pri vykonávaní DestinE podporujú tri poverené subjekty.

Časová os destinácie Zem

10. júna 2024: Prvá verzia platformy základných služieb, dátového jazera a prvých dvoch digitálnych dvojčiat o extrémnych udalostiach a adaptácii na zmenu klímy

Do roku 2027: Ďalšie posilnenie systému DestinE, poskytovanie dodatočných služieb, prelomový vývoj v oblasti umelej inteligencie a synergie s ďalšími digitálnymi dvojčatami

Do roku 2030: Kompletné digitálne dvojča systému Zeme

Európska iniciatíva virtuálnych ľudských dvojčiat

Virtuálne ľudské dvojča je digitálna reprezentácia ľudského tela. To sa dá dosiahnuť na rôznych úrovniach anatómie – na bunkách, tkanivách, orgánoch alebo orgánových systémoch. 

Virtuálne ľudské dvojčatá používajú softvérové modely a údaje na napodobňovanie a predpovedanie správania svojich fyzických náprotivkov. Majú veľký potenciál zlepšiť cielenú prevenciu, poskytnúť klinické cesty a podporiť zdravotníckych pracovníkov.

Európska iniciatíva virtuálnych ľudských dvojčiat podporí spoluprácu a uľahčí výskum v tejto oblasti s využitím sily superpočítačov a výhod, ktoré ponúka európsky priestor pre údaje týkajúce sa zdravia.