Mit 9 Millionen Euro aus Mitteln des Aufbau- und Resilienzplans NextGenerationEU wird die Universität Innsbruck in den nächsten Monaten einen Quantencomputer mit einem Supercomputer verbinden. Das neuartige System wird in verschiedenen Bereichen wie Informatik, Physik, Mathematik und darüber hinaus zum Einsatz kommen und allen WissenschaftlerInnen in Österreich für Forschung und Lehre offenstehen.
Viele Bereiche der Wissenschaft sind auf die computerunterstützte Berechnung von mathematischen Aufgabenstellungen angewiesen. Dafür stehen leistungsfähige Supercomputer zur Verfügung, die durch paralleles Rechnen auf tausenden Prozessoren aufwändigste Berechnungen durchführen können. „Der Nutzen des Hochleistungsrechnens zeigt sich beispielsweise in Wettervorhersagen, die jeden Tag aktuell sein müssen. Würde ich diese auf einem Laptop berechnen, dauerte das mehrere Wochen“, erklärt Alexander Ostermann, Leiter des Forschungsschwerpunkt Scientific Computing an der Universität Innsbruck.
Es gibt jedoch Probleme, die auch für Supercomputer nur schwer zu knacken sind oder exorbitant viel Rechenleistung benötigen. In der Medikamentenforschung kann es zum Beispiel notwendig sein, die Energie eines Moleküls zu berechnen. Genau hier können Quantencomputer ihre besonderen Stärken ausspielen. „Die Entwicklung von Quantencomputern steht noch am Anfang. Aktuell betreiben wir relativ kleine Systeme,“ sagt Philipp Schindler vom Institut für Experimentalphysik der Universität Innsbruck. „Auch solche Quantencomputer können als Coprozessoren für klassische Computer eingesetzt werden. Wenn Supercomputer Berechnungen, wie die Energie eines Moleküls, an einen Quantencomputer auslagern, kann das den Rechenprozess deutlich beschleunigen.“
Österreichischer Quanten-Supercomputer
Eine Projektteam bestehend aus dem Forschungsschwerpunkt Scientific Computing, den Instituten für Informatik, Mathematik, Experimentalphysik und Theoretische Physik und dem Zentralen Informatikdienst der Universität Innsbruck sowie mit Unterstützung von externen Partnern in Linz und Wien wird in den nächsten Monaten einen Supercomputer mit integriertem Quantencomputer in Innsbruck installieren und in Betrieb nehmen. Finanziert wird der neue Quanten-Supercomputer im Rahmen des Förderprogramms Quantum Austria der Österreichischen Forschungsförderungsgesellschaft FFG aus Mitteln des EU-Aufbauplans NextGenerationEU.
Damit die Nutzerinnen und Nutzer die beiden Rechnertypen gemeinsam nutzen können, müssen spezielle Schnittstellen und Oberflächen entwickelt werden. „Quantenrechner können die Prozesse des Supercomputers beschleunigen. Spezielle Software sorgt für einen effizienten Austausch zwischen klassischen Prozessen und dem Quantenprozessor. Noch zu entwickelnde Programmierschnittstellen werden Anwendern einen einfachen Zugang zu den Rechnern und die Ausführung von hybriden Quantenalgorithmen ermöglichen“, sagt Michael Redinger vom Zentralen Informatikdienst. Nach Aufbau und Testphase wird der neue Rechner allen Wissenschaftler*innen in Österreich für Forschung und Lehre zugänglich sein. In jährlichen Ausschreibungen werden die Rechenzeiten auf dem Quanten-Supercomputer verteilt.
Erfolg für die Universität Innsbruck
Der neue Rechner wird es österreichischen Forschungsgruppen erleichtern, Anwendungen von Quantenalgorithmen zu erforschen und aktuelle Quantensysteme zu optimieren. Dies wird schließlich die Entwicklung von hybriden Quantenalgorithmen ermöglichen und die Bereiche Quanten- und Hochleistungsrechnen näher zusammenführen. „Diese neue Infrastruktur wird die nächste Generation von österreichischen Forscher*innen und Ingenieur*innen an die Quanteninformationsverarbeitung heranführen und damit viele Türen für die Zukunft öffnen“, freut sich Ulrike Tanzer, Vizerektorin für Forschung. „Insgesamt konnte die Universität Innsbruck 20 Millionen Euro aus dem Förderprogramm Quantum Austria lukrieren. Der neue Quanten-Supercomputer wird ein Aushängeschild für die Universität werden und wichtige Impulse für die Forschung und Lehre in vielen Disziplinen geben.“
