AI & computing › Kwantumcomputing & AI-hybrides
Duitse kwantumcomputer JION gekoppeld aan supercomputer in Jülich
Het Duitse bedrijf eleQtron heeft een kwantumcomputer gebouwd die rekent met gevangen atomen. De machine, JION genaamd, wordt gekoppeld aan de supercomputer van het Forschungszentrum Jülich, zodat kwantumtechnologie en klassieke rekenkracht samen ingewikkelde problemen kunnen aanpakken.
Het Duitse bedrijf eleQtron heeft een kwantumcomputer gebouwd die rekent met gevangen atomen. De machine heet JION en wordt gekoppeld aan de supercomputer van het Forschungszentrum Jülich in Duitsland. Door klassieke rekenkracht en kwantumtechnologie te combineren, hopen onderzoekers problemen aan te pakken die voor gewone computers te ingewikkeld zijn, zoals het ontwerpen van nieuwe medicijnen of materialen.
Atomen als reken-eenheid
JION staat voor "Jülich trapped-ion quantum computer". De machine gebruikt geladen atomen van ytterbium, een zeldzaam aardmetaal, als qubit. Een qubit is de kwantumversie van de bit, de kleinste informatie-eenheid in een gewone computer. De ytterbium-atomen zweven in een ionenval: ze worden met elektromagnetische velden in een vacuümkamer op hun plaats gehouden. Om de atomen aan te sturen gebruikt eleQtron een zelf ontwikkelde techniek die de naam MAGIC draagt, een afkorting voor magnetic gradient-induced coupling. Daarbij zorgen microgolven en bewust aangebrachte variaties in een magnetisch veld ervoor dat losse atomen individueel te besturen zijn en tegelijk met elkaar kunnen communiceren. Een groot voordeel van deze aanpak is dat de apparatuur niet gekoeld hoeft te worden tot temperaturen vlakbij het absolute nulpunt, zoals bij veel concurrerende kwantumchips wel nodig is. Dat maakt het systeem makkelijker te bedienen en, in theorie, eenvoudiger op te schalen naar grotere aantallen qubits.
Onderdeel van een groter kwantumnetwerk
JION is het resultaat van het EPIQ-project, een samenwerking tussen het Jülich Supercomputing Centre (JSC) en het in Siegen gevestigde eleQtron. De Duitse deelstaat Noordrijn-Westfalen investeerde ongeveer 21 miljoen euro in het project. De machine wordt nu opgenomen in JUNIQ, het platform van Jülich dat verschillende kwantumcomputers koppelt aan de bestaande supercomputerinfrastructuur. Zo kunnen onderzoekers en bedrijven hybride kwantum-HPC workflows draaien: berekeningen waarbij lastige deelproblemen naar de kwantumcomputer gaan, terwijl de rest gewoon op de supercomputer blijft draaien. Volgens Astrid Lambrecht, bestuursvoorzitter van het Forschungszentrum Jülich, is dat precies de kracht van het project: kwantumtechnologie en supercomputing dichter bij elkaar brengen, zodat specifieke vraagstukken uit wetenschap en industrie samen opgelost kunnen worden. Tijdens de onthulling van JION kondigde Noordrijn-Westfalen meteen twee vervolgprojecten aan. Voor SQALING, gericht op een schaalbare, chipgebaseerde versie van de MAGIC-technologie, is 25 miljoen euro beschikbaar. Een even groot bedrag gaat naar Q-STAR, dat halfgeleider-gebaseerde kwantumcomputers moet integreren in JUNIQ, met extra aandacht voor industriële samenwerking in de voormalige mijnbouwregio rond de Rijn.
Achtergrond & begrippen
Wat betekent dit voor de toekomst? Door verschillende soorten kwantumcomputers rechtstreeks te koppelen aan bestaande supercomputers, wil Duitsland voorkomen dat kwantumtechnologie een geïsoleerd laboratoriumexperiment blijft. Als hybride kwantum-HPC-systemen zoals JION goed werken, kunnen onderzoekers en bedrijven op termijn sneller nieuwe medicijnen, materialen of energieoplossingen ontwikkelen dan met klassieke computers alleen.
- JION
- De naam van de nieuwe Duitse kwantumcomputer, een afkorting van "Jülich trapped-ion quantum computer".
- Qubit
- De rekeneenheid van een kwantumcomputer, te vergelijken met de bit in een gewone computer.
- Ionenval
- Een systeem dat geladen atomen met elektromagnetische velden vasthoudt in een vacuümkamer, zodat ze als qubit gebruikt kunnen worden.
- Ytterbium
- Een zeldzaam aardmetaal waarvan geïoniseerde atomen in JION als qubit dienen.
- MAGIC (magnetic gradient-induced coupling)
- De door eleQtron ontwikkelde techniek waarbij microgolven en magnetische veldvariaties de qubits individueel aansturen en met elkaar laten communiceren.
- HPC (high-performance computing)
- Grootschalige supercomputers die razendsnel rekenwerk verzetten voor wetenschap en industrie.
- JUNIQ
- Het platform van het Forschungszentrum Jülich dat verschillende kwantumcomputers koppelt aan de supercomputerinfrastructuur van het instituut.
- Hybride kwantum-HPC workflow
- Een werkwijze waarbij een deel van een berekening op een kwantumcomputer draait en de rest op een klassieke supercomputer.
Bronnen
Dit artikel is met behulp van AI geschreven op basis van bovenstaande bronnen en is geen letterlijke vertaling. Zo werkt onze redactie.
