Kvantno in superračunalništvo

V našem življenju ustvarjamo vedno večje količine podatkov. 

Dnevno ustvarimo približno 2,5 kvintilijona bajtov podatkov, kar je približno 100 milijonov DVD-jev Blu-ray.

Ti podatki so lahko osebni podatki iz družbenih medijev, spletnih iskanj ali pretakanja, podatki iz senzorjev na poljih za pomoč pri kmetovanju, podatki, zbrani iz vremenskih napovedi, ali podatki drugih digitalnih predmetov. 

Količina podatkov, ki obstaja na svetu, naj bi do leta 2025 dosegla 175 zetabajtov. To si je težko predstavljati – samo en zettabajt lahko vsebuje bilijon kopij Vojne in miru. Če bi ena oseba želela prenesti vse te podatke, bi to trajalo približno 1,8 milijarde let.

Kako torej obdelati te ogromne količine podatkov? 

Naši prenosni računalniki so daleč od računalniške moči, ki je potrebna za to. 

Zato Evropa vlaga v visokozmogljive računalnike ali superračunalnike. LUMI, najzmogljivejši superračunalnik v Evropi, ima računalniško zmogljivost približno 1,5 milijona prenosnih računalnikov. 

Visoko zmogljivi računalniki nam omogočajo:

Kaj so računalniki EuroHPC?

LUMI

Finska

#3 po vsem svetu

LEONARDO

Italija

#5 po vsem svetu

Karolina

Češka

Odkrivalec

Bolgarija

JUPITER

Prvi evropski superračunalnik na eksaravni JUPITER se trenutno gradi v Nemčiji.

Skupno podjetje EuroHPC se pripravlja tudi na integracijo svojih superračunalnikov s šestimi kvantnimi računalniki na Češkem, v Nemčiji, Španiji, Franciji, Italiji in na Poljskem, kar je prvi korak k vzpostavitvi evropske infrastrukture kvantnega računalništva.

Klasični računalniki, kot so naši prenosni računalniki, uporabljajo „bite“ za shranjevanje enot informacij, ki so lahko 0 ali 1. Kvantni računalniki uporabljajo kvantne bite ali kubite. To lahko predstavlja katero koli kombinacijo 0 in 1 hkrati. 

Pomislite na znamenito Schrödingerjevo mačko, ki je bila uporabljena za prikaz te ideje: mačka je postavljena v škatlo z nečim, kar bi jo lahko ubilo, škatla pa je zapečatena. Dokler se škatla ne odpre, je mačka mrtva in živa.

To pomeni, da lahko kvantni računalniki, namesto da bi morali opraviti nove izračune vsakič, ko se informacije spremenijo, raziskujejo več poti hkrati. 

V kvantnem zaznavanju je mogoče zgraditi senzorje, ki so veliko natančnejši od njihovih klasičnih ekvivalentov.

Kvantna komunikacija uporablja lastnosti kubitov, ki omogočajo zelo varen prenos občutljivih podatkov.

Dolgoročna vizija EU je razvoj kvantnega interneta po vsej Evropi: kvantni računalniki, simulatorji in senzorji bi bili medsebojno povezani prek kvantnih omrežij, ki razširjajo informacije in kvantne vire.

Trenutne kvantne aplikacije

Ultra-natančne atomske ure, ki se uporabljajo v navigacijskih sistemih, pametnih energetskih omrežjih in za časovno žigosanje finančnih transakcij.

Slikanje z jedrsko magnetno resonanco (NMRI) in napredna tehnika medicinskega slikanja

Kvantni simulatorji in senzorji, ki se uporabljajo za hitrejši razvoj novih drog in odkrivanje naravnih virov

Porazdelitev kvantnega ključa (QKD): ena najvarnejših oblik optične komunikacije, ki distribuira šifrirne ključe z zmožnostjo odkrivanja prisluškovanja

Vodilna pobuda na področju kvantnih tehnologij

Vodilna pobuda za kvantne tehnologije je dolgoročna pobuda za raziskave in inovacije.

Pobuda za evropsko infrastrukturo za kvantno komunikacijo (EuroQCI)

Evropska komisija sodeluje z državami članicami EU in Evropsko vesoljsko agencijo pri razvoju evropske infrastrukture za kvantno komunikacijo (EuroQCI). 

EuroQCI je infrastruktura za kvantno komunikacijo, ki zajema celotno EU in bo okrepila zaščito vladnih institucij, njihovih podatkovnih centrov, bolnišnic, energetskih omrežij in drugih. 

To bo sestavni del IRIS2, novega varnega vesoljskega komunikacijskega sistema EU.

Digitalni dvojčki so virtualne predstavitve predmetov iz resničnega sveta. Lahko nam pomagajo pri modeliranju scenarijev in napovedovanju prihodnjih dogodkov. 

Digitalni dvojčki se zanašajo na moč superračunalnikov, da izvedejo svoje zelo zapletene simulacije.

Destinacija Zemlja

Destinacija Zemlja (DestinE) uporablja digitalne dvojčke za izdelavo replike Zemlje. 

Pomagal nam bo modelirati, simulirati in napovedati naravne dogodke in vpliv človekovih dejavnosti. 

EU pri izvajanju programa DestinE podpirajo trije pooblaščeni subjekti.

Časovnica destinacije Zemlja

10. junij 2024: Prva izdaja jedrne storitvene platforme, podatkovnega jezera in prvih dveh digitalnih dvojčkov o ekstremnih dogodkih in prilagajanju podnebnim spremembam

Do leta 2027: Nadaljnja krepitev sistema DestinE, zagotavljanje dodatnih storitev, prebojni razvoj umetne inteligence in sinergije z dodatnimi digitalnimi dvojčki

Do leta 2030: Popoln digitalni dvojček zemeljskega sistema

Evropska pobuda za virtualne človeške dvojčke

Virtualni človeški dvojček je digitalna predstavitev človeškega telesa. To je mogoče storiti na različnih ravneh anatomije – v celicah, tkivih, organih ali organskih sistemih. 

Virtualni človeški dvojčki uporabljajo modele programske opreme in podatke za posnemanje in napovedovanje vedenja svojih fizičnih partnerjev. Imajo velik potencial za izboljšanje ciljno usmerjenega preprečevanja, zagotavljanje kliničnih poti in podporo zdravstvenim delavcem.

Evropska pobuda za virtualne človeške dvojčke bo spodbujala sodelovanje in olajšala raziskave na tem področju z uporabo superračunalništva in koristi, ki jih ponuja evropski zdravstveni podatkovni prostor.