Polski węzeł obliczeń
kwantowych IBM
Quantum Hub

Poznańskie Centrum
Superkomputerowo-Sieciowe

Informacje o Projekcie

Wsparcie podmiotów realizujących zadania publiczne w sferze innowacji cyfrowych na rzecz nauki i społeczeństwa informacyjnego - zapewnianie dostępu do węzła IBM Q-HUB.

węzeł IBM
Q-HUB

e-infrastruktura

obliczenia
kwantowe+

Komputer kwantowy

Komputer kwantowy to urządzenie nowej generacji wykorzystujące zasady mechaniki kwantowej do przetwarzania informacji. Wraz z liniowym wzrostem wielkości komputera kwantowego wykładniczo zwiększa się jego potencjalna moc obliczeniowa.

Architektura platformy dostępowej

Polski węzeł obliczeń kwantowych IBM Quantum stanowi interfejs pomiędzy komputerem kwantowym a użytkownikami końcowymi.

W efekcie możliwe jest uruchamianie wielu różnych eksperymentów i zadań obliczeniowych użytkowników na fizycznych zasobach komputera kwantowego.

Platforma i narzędzia pozwalają użytkownikom na zarządzanie i monitorowanie zleconych zadań oraz odczytywanie wyników. Rozwój oprogramowania możliwy jest dzięki bibliotekom programistycznym oraz środowisku testowemu wykorzystującym klasyczne komputery i superkomputery.

KUBIT

Dane w komputerach kwantowych są reprezentowane przez kubity — elementarne jednostki informacji kwantowej.

W przeciwieństwie do klasycznych bitów, każdy kubit może znajdować się w superpozycji stanów bazowych 0 i 1, co oznacza, że dopiero jego pomiar pozwoli na ustalenie konkretnej wartości binarnej. Inną własnością kwantowych układów jest możliwość tworzenia splątania między wieloma kubitami, dzięki czemu możliwe jest wykładnicze zwiększanie przestrzeni obliczeniowej.

Bramki i obwody kwantowe

Dzięki praktycznemu wykorzystaniu tych zjawisk fizycznych możliwa jest konstrukcja różnych obwodów realizujących ewolucję stanu kwantowego. Tworzenie obwodów odbywa się poprzez interfejs programistyczny oraz dodatkowe narzędzia dostępu i komunikacji z komputerem kwantowym. Program wykonywany przez komputery kwantowe reprezentowany jest przez obwód składający się z bramek kwantowych.

Bramki kwantowe

Każda bramka symbolizuje pewną operację wykonaną na kubitach. Seria odczytów stanu kubitów po ewolucji stanu kwantowego odzwierciedla rozkład prawdopodobieństwa związanego z rozwiązaniem zadanego problemu wejściowego.

Administracja i zarządzanie
obliczeniami kwantowymi

Rdzeniem dynamicznej struktury administracji i zarządzania obliczeniami kwantowymi jest Poznańskie Centrum Superkomputerowo-Sieciowe (PCSS) ICHB PAN, które oddelegowuje stosowne uprawnienia dla polskich instytucji naukowych i ich użytkowników dostępu do komputera kwantowego.

Zadania obliczeniowe

Do polskiego węzła obliczeń kwantowych przypisywane są grupy oraz projekty. Użytkownicy pracujący w ramach projektu mogą zlecać zadania obliczeniowe korzystając z alokacji przydzielonej konkretnej kombinacji grupy i projektu.

System kolejkowy

Obsługa i szeregowanie zadań do wykonania na komputerze kwantowym opiera się na dynamicznym systemie kolejkowym zapewniającym sprawiedliwy podział zasobów między różne grupy, projekty i ich użytkowników.

Harmonogram

2021.12.01

Rozpoczęcie prac przygotowawczych.

2022.02.04

Podpisanie umowy IBM Q System Hub Access and Software/Technology License Agreement.

2022.02.28

Kwantowa platforma i kwantowy węzeł (QuantumHub PL) ze zdalnym, współdzielonym dostępem do zasobów komputera kwantowego IBM.

2022.04.30

Wyniki pierwszych eksperymentów użytkowników.

2022.06.30

Rozbudowa bliotek programistycznych i narzędzi cyfrowych dla obliczeń kwantowych.

2022.11.30

Raport roczny oraz podsumowanie pierwszej fazy działalności Pl węzła obliczeń kwantowych.

Zastosowanie obliczeń kwantowych