欧洲发布《欧洲量子计算和量子模拟基础设施》白皮书

来源:欧盟量子旗舰计划官网发布时间:2022-02-27

  2月2日,欧洲量子旗舰(Quantum Flagship)计划官网发布了《欧洲量子计算和量子模拟基础设施》白皮书,详细介绍了当前欧洲量子计算技术的发展状况与未来规划,并为如何实现高性能计算机(HPC)与量子计算的融合发展达成了共识。

  量子技术(QT)具有潜力对整个社会和经济产生颠覆性影响,可能实现新药物设计、新材料发现、绝对安全通信、金融策略与投资组合的优化等如今觉得困难乃至不可能的事情。因此,QT成为当今多个经济体争夺的科技制高点。欧盟委员会于2018年成立“量子旗舰计划”,宣布创建量子互联网,用来连接量子计算机、量子模拟器、传感器以及传输保密信息,以保护欧盟的数字基础设施。同年还建立了欧洲高性能计算联合体(EuroHPC JU),这是欧盟、欧洲国家和私人合作伙伴之间的一项联合倡议,旨在开发欧洲的世界级超级计算生态系统。EuroHPC JU使欧洲国家能够与欧盟一起协调其超级计算战略和投资,以进一步开发、部署、扩展和维护欧盟的世界级超级计算和数字基础设施。

  白皮书由欧洲高性能(HP)和量子计算社区联合推出,涵盖了欧洲各大超算中心以及对高性能计算有巨大需求的相关科研机构,包括:

  1、欧洲核物理及相关领域理论研究中心(ECT),意大利

  2、德国于利希研究中心 (FZJ)

  3、法国能源与替代能源委员会(CEA)

  4、帕多瓦大学和意大利国家研究委员会(CNR)纳米科学研究所

  5、巴塞罗那超级计算中心(BSC),西班牙

  6、CSC–芬兰IT科学中心

  7、爱尔兰高端计算中心(ICHEC),爱尔兰

  8、以色列耶路撒冷希伯来大学

  9、法国国家科学研究中心(CNRS)

  10、意大利西北大学校际合作组织(CINECA),意大利

  11、里斯本大学,葡萄牙

  12、德国莱布尼茨超级计算中心(LRZ)

  13、德国慕尼黑工业大学(TUM)

  14、西班牙光子学科学研究所(ICFO)

  这份白皮书有两个目的。首先,它表达了QT和HPC社区的欧洲成员对如何联合量子计算机、量子模拟器(QCS)和HPC资源的看法,从而预示着新一代混合量子经典机器的诞生,其中量子设备扮演加速器的角色,目标是增强传统超级计算机。其次,它指出了如何在EuroHPC JU及其两个主要活动支柱——HPC和数字基础设施的采购和运营以及HPC研究和创新计划的框架内实现该联盟。

  白皮书给出了欧洲量子计算与模拟基础设施(EuroQCS)的2021-2030年发展时间表:

  2021年:采购和部署五个欧洲PETA规模超级计算机(每秒1016次运算),作为EuroQCS的潜在站点;启动高性能计算机和量子模拟器混合项目。

  2021-2022年:采购和部署三个欧洲准百亿亿次级系统(每秒1017次运算),预计作为EuroQCS站点。

  2022-2023年:量子旗舰升级阶段,具备中等规模(50至200个物理量子比特)的量子计算原型机;深入探索用例,尝试远程或本地访问各种原型机或试点系统,为更广泛的部署准备应用程序;开发量子计算应用程序,并在含噪声中等规模(NISQ)量子器件或量子-经典混合器件上应用。

  2023-2025年:采购和部署两个欧洲百亿亿次系统(每秒1018次运算),预计成为EuroQCS的站点。

  2025年:中等规模量子计算原型机测试阶段。通过纠错的方法增强NISQ量子计算机的运算机制,实现更深入的算法;开发基于NISQ的系统、量子应用、算法理论、软件架构、编译器、库以及电子设计自动化(EDA)和仿真工具的跨硬件基准测试;创建基于NISQ设备的第一代应用程序;启动EuroQCS;演示自动化系统控制和调校。

  2027年:部署和接入中等规模平台。实现基于NISQ设备的第一代大规模应用;实现量子算法优于经典算法的演示;演示可以使用百亿亿次高性能计算系统和新型量子加速器的用例/应用程序。

  2030年:通过量子旗舰计划集成大规模量子平台(>200物理量子比特);演示具有完全纠错能力和具有鲁棒性的量子比特的量子处理器(具有一组通用量子门),性能优于经典计算机;创建用于软件和跨平台基准测试的扩展量子算法套件,包括数字纠错系统以及优化编译器和库;演示量子处理器原型机和应用程序的实用性。

  原文链接:https://qt.eu/about-quantum-flagship/newsroom/european-quantum-computing-simulation/

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