AI & computing › Kwantumcomputing & AI-hybrides
Finland bouwt kwantumcomputer die fouten zelf corrigeert voor AI-supercomputer LUMI
Het Finse onderzoekscentrum CSC krijgt een kwantumcomputer die stap voor stap wordt uitgebreid tot een systeem met foutbestendige logische qubits. De machine, gebouwd door het Finse bedrijf IQM, wordt gekoppeld aan de AI- en supercomputers van de LUMI AI Factory in Kajaani en moet in 2029 volledig operationeel zijn.
IQM Quantum Computers gaat een upgradebare kwantumcomputer leveren aan de LUMI AI Factory in Finland. Het project heet LUMI-IQ en wordt geleid door CSC – IT Center for Science, de Finse organisatie achter een van de krachtigste supercomputers van Europa. De financiering komt van de EuroHPC Joint Undertaking en de deelnemende landen Finland, Tsjechië, Noorwegen en Polen. De computer komt te staan in een nieuw datacenter van CSC in het Finse Kajaani.
Het bijzondere aan LUMI-IQ is dat het systeem niet in één keer wordt gebouwd, maar in drie fases groeit naar een machine die met logische qubits kan rekenen. Zulke qubits zijn veel stabieler dan gewone kwantumbits en zijn nodig voor langere, complexere berekeningen.
Drie fases richting een foutbestendige machine
De eerste stap volgt in 2027, met de installatie van een IQM Halocene H4-systeem met 150 fysieke qubits en eerste vormen van kwantumfoutcorrectie. In 2028 krijgt het systeem een upgrade die de foutmarge van logische qubits verlaagt en real-time correctie mogelijk maakt: de computer herstelt fouten dan terwijl hij nog aan het rekenen is, in plaats van pas achteraf. De laatste stap volgt in 2029 met de installatie van een Halocene H5-systeem. Dat moet IQM's eerste stap richting echte fouttolerante kwantumcomputing worden.
Waarom logische qubits het verschil maken
Een gewone, fysieke qubit is uiterst gevoelig voor storingen: trillingen, temperatuurschommelingen of elektromagnetische ruis kunnen al een rekenfout veroorzaken. Door meerdere fysieke qubits slim te combineren, ontstaat een logische qubit die fouten binnen zichzelf kan opsporen en herstellen. Na de laatste upgrade kan LUMI-IQ rekenen met tot negen logische qubits, opgebouwd via twee foutcorrectiemethodes: de oppervlaktecode en de kleurcode, beide met codeafstand 3. Het systeem is bovendien geschikt om qubits te coderen tot een codeafstand van 11 (oppervlaktecode) en 9 (kleurcode) — hoe hoger die afstand, hoe beter een systeem fouten kan opvangen. Voor volledige logische bewerkingen tussen qubits, zoals lattice surgery en T-gate teleportatie, is razendsnelle real-time feedback nodig, precies wat de upgrade van 2028 mogelijk moet maken.
Kwantum, AI en supercomputing in één ecosysteem
LUMI-IQ wordt gekoppeld aan LUMI-AI, het AI-rekencluster van hetzelfde datacenter. Samen moeten ze een hybride platform vormen waarin traditionele simulaties, machine learning en kwantumalgoritmes elkaar aanvullen. "Door deze kwantumcomputer zelf in bezit te hebben, kunnen CSC en de LUMI AI Factory het systeem integreren in hun eigen AI- en HPC-infrastructuur. Zo ontstaat een echt ecosysteem: onderzoekers die bouwen op infrastructuur die ze zelf beheren," zegt Jan Goetz, CEO en medeoprichter van IQM. Kimmo Koski, CEO van CSC, wijst op de complementaire krachten van de drie technologieën: kwantumcomputing levert betrouwbaardere berekeningen, terwijl AI en hoogprestatie-computing de schaal en dataverwerking bieden om daar iets mee te doen. Het project past in een bredere Europese ambitie om niet alleen toegang tot kwantumtechnologie te hebben, maar deze ook zelf te bouwen, beheren en doorontwikkelen.
Achtergrond & begrippen
Wat betekent dit voor de toekomst? Dit project laat zien hoe Europa via gedeelde infrastructuur als LUMI probeert een voortrekkersrol te pakken in kwantumtechnologie, in plaats van afhankelijk te blijven van Amerikaanse of Aziatische spelers. Als de gefaseerde aanpak van IQM slaagt, ontstaat een van de eerste systemen waarin fouttolerante kwantumcomputing daadwerkelijk samenwerkt met AI en supercomputers voor wetenschappelijk onderzoek. Dat kan de weg vrijmaken voor praktische kwantumtoepassingen in bijvoorbeeld materiaalontwerp, chemie en klimaatmodellering.
- Fysieke qubit
- De basiseenheid van een kwantumcomputer; kwetsbaar voor storingen uit de omgeving.
- Logische qubit
- Een combinatie van meerdere fysieke qubits die samen fouten kunnen opsporen en herstellen, waardoor berekeningen betrouwbaarder worden.
- Kwantumfoutcorrectie
- Technieken waarmee een kwantumcomputer rekenfouten detecteert en corrigeert zonder de onderliggende kwantuminformatie te vernietigen.
- Oppervlaktecode
- Een veelgebruikte methode voor kwantumfoutcorrectie waarbij qubits in een rooster worden gerangschikt om fouten te herkennen.
- Kleurcode
- Een alternatieve foutcorrectiemethode voor kwantumcomputers, die net als de oppervlaktecode qubits combineert tot een stabielere logische eenheid.
- Codeafstand
- Een maat voor hoe goed een foutcorrectiecode fouten kan opvangen: hoe hoger de afstand, hoe robuuster het systeem tegen storingen.
- Fouttolerante kwantumcomputer
- Een kwantumcomputer die ondanks onvermijdelijke fouten in de hardware toch betrouwbare berekeningen kan uitvoeren.
- Lattice surgery
- Een techniek om logische qubits met elkaar te laten interacteren door foutcorrectiecodes tijdelijk samen te voegen en weer te splitsen.
- Hoogprestatie-computing (HPC)
- Supercomputers die enorme hoeveelheden data razendsnel kunnen verwerken, vaak gebruikt voor simulaties en AI-training.
Bronnen
Dit artikel is met behulp van AI geschreven op basis van bovenstaande bronnen en is geen letterlijke vertaling. Zo werkt onze redactie.
