Obliczenia kwantowe
Polski Węzeł Obliczeń Kwantowych
W efekcie realizacji powierzonego zadania "Wsparcie podmiotów realizujących zadania publiczne w sferze innowacji cyfrowych na rzecz nauki i społeczeństwa informacyjnego, poprzez zapewnienie dostępu do e-infrastruktury wykorzystującej obliczenia kwantowe, w tym dostęp do węzła IBM Q-HUB” przez Ministra Cyfryzacji powołano w Poznańskim Centrum Superkomputerowo-Sieciowym pierwszy w Europie Centralnej – Polski Węzeł Obliczeń Kwantowych w ramach globalnej sieci IBM Quantum Network. Sieć IBM Quantum Network ma na celu optymalne wykorzystanie potencjału komputerów kwantowych i zastosowania ich do rozwiązania eksperymentalnych problemów. Krajowe instytucje zrzeszone w ramach tej sieci mają dostęp do najbardziej zaawansowanych i najnowocześniejszych systemów kwantowych IBM Q.
Ekosystem ten jest systematycznie rozwijany przez firmę IBM od wielu lat. W ramach tej inicjatywy użytkownicy z Polski mają dostęp do 127-kubitowego komputera kwantowego IBM Eagle oraz najnowszego 433-kubitowego komputera kwantowego IBM Osprey. Kwantowe centra innowacji i węzły obliczeń kwantowych działające w ramach IBM Quantum Network na całym świecie to wysokiej klasy społeczność globalna, skupiająca firmy z listy Fortune 500, start-upy, instytucje akademickie i laboratoria badawcze, które pracują nad rozwojem obliczeń kwantowych i badają ich praktyczne obszary zastosowań. Członkowie sieci IBM Quantum Network wraz z zespołami IBM Quantum wspólnie badają, testują i analizują, w jaki sposób obliczenia kwantowe mogą wpłynąć na rozwój społeczeństwa informacyjnego, nauki i gospodarki.
Partnerzy sieci IBM Quantum Network w Polsce
- Uniwersytet Adama Mickiewicza w Poznaniu
- Centrum Fizyki Teoretycznej PAN
- Instytut Informatyki Teoretycznej i Stosowanej PAN
EuroQCS - Poland
Komputer kwantowy zainstalowany zostanie w Poznańskim Centrum Superkomputerowo-Sieciowym. Konkurs - European High Performance Computing Joint Undertaking – EuroHPC JU, zakończył się wyborem sześciu europejskich ośrodków, które zostaną właścicielami i operatorami pierwszych komputerów kwantowych EuroHPC. Maszyny będące elementem szerszego programu EuroQCS (European Quantum Computing and Simulation), o łącznej wartości 100 mln EUR, ulokowane zostaną także w Czechach, Niemczech, Hiszpanii, Francji oraz we Włoszech.
PCSS jest koordynatorem i inicjatorem międzynarodowego polsko-łotewskiego konsorcjum (Euro QCS-Poland) i jednocześnie miejscem instalacji nowego systemu, a w konsorcjum projektowym uczestniczą ponadto Uniwersytet Łotewski, Centrum Fizyki Teoretycznej PAN oraz firma Creotech Instruments S.A.
Głównym celem projektu PRACE-LAB2, jest dostarczenie specjalizowanych architektur komputerowych pod zastosowania związane z problematyką analityki dużych wolumenów danych, zastosowań wykorzystujących elementy sztucznej inteligencji oraz uczenia maszynowego, jak również symulacji obliczeń kwantowych.
W obszarze gospodarki prace rozwojowe skupiają się na dostarczeniu nowoczesnych rozwiązań kontenerowych w chmurze oraz nowych usług, m.in. HPCaaS (HPC as a Service).
Partnerzy
- ACK Cyfronet AGH
- Politechnika Gdańska - CI TASK
- Narodowe Centrum Badań Jądrowych
W ramach projektu "Narodowa Infrastruktura Superkomputerowa dla EuroHPC - EuroHPC PL" budowana jest specjalistyczna infrastruktura ogólnego przeznaczenia na potrzeby obliczeń wielkoskalowych, która umożliwi podejmowanie wyzwań badawczych w kluczowych z punktu widzenia polskiego społeczeństwa, środowiska naukowego i gospodarki obszarach.
- udostępnienie hybrydowej infrastruktury obliczeniowej: superkomputerów oraz akceleratorów kwantowych i neuromorficznych, a także dedykowanych usług,
- badania i innowacje dostosowujące problemy badawcze i oprogramowanie do możliwości eksaskalowych superkomputerów i nowoczesnych architektur obliczeniowych.
Partnerzy
- ACK Cyfronet AGH
- Politechnika Gdańska - CI TASK
- Politechnika Wrocławska - WCSS
- Narodowe Centrum Badań Jądrowych
- Instytut Informatyki Teoretycznej i Stosowanej PAN
- Centrum Fizyki Teoretycznej PAN
Celem projektu QATM jest opracowanie systemu pozwalającego na uzyskanie w czasie rzeczywistym rozwiązań opartych o algorytmizacje i rozwiązanie problemu zarządzania obiektami znajdującymi się w przestrzeni powietrznej naszego kraju. Innowacyjność zaproponowanego rozwiązania uwzględnia:
- Udoskonalenie istniejących systemów ATM przy pomocy algorytmów kwantowych, które mogłoby umożliwić opracowanie wariantowo-optymalnych planów w czasie rzeczywistym, w odpowiedzi na dynamiczne zmiany w przestrzeni powietrznej przy uwzględnieniu wszystkich zadanych parametrów, ograniczeń i potencjalnie wielu kryteriów oceny rozwiązania.
- Zabezpieczenie opracowywanych w ramach projektu rozwiązań poprzez wykorzystanie technologii komunikacji kwantowej, a w szczególności kwantowej dystrybucji klucza (ang. Quantum Key Distribution) do bezpiecznej transmisji wymienianych danych.
- Opracowanie i weryfikacja kluczowych założeń do budowy systemów ATM nowej generacji z wykorzystaniem technologii kwantowych.
Przedmiotem projektu jest opracowanie oraz przeprowadzenie badań bezpieczeństwa asymetrycznych algorytmów szyfrowania, uzgadniania klucza (KEM lub KEX) i podpisu cyfrowego, które będą odporne na zagrożenia wynikające z możliwości realizacji obliczeń na komputerze kwantowym. Intensywny rozwój technologii komputerów kwantowych sprawia, że kryptoanaliza obecnie stosowanych kryptosytemów z kluczem publicznym staje się realna. W ramach projektu planowane jest przeanalizowanie publicznie dostępnych algorytmów
postkwantowych i zaproponowanie kryptosystemów realizujących funkcjonalność szyfrowania, uzgodnienia/wymiany kluczy i podpisu cyfrowego. Nowe algorytmy zostaną przeanalizowane pod kątem oferowanego poziomu bezpieczeństwa i zaimplementowane w postaci Demonstratora Technologii, który będzie stanowił referencyjną implementację. Dodatkowym celem projektu jest zademonstrowanie paradygmatu zwinności kryptograficznej (cryptographic-agility) w projektowaniu kryptosystemów.
Komunikacja kwantowa
EuroQCS PIONIER-Q
Program budowy infrastruktury EuroQCI (European Quantum Communication Infrastructure) zaczął powstawać w 2019 roku, a jej sieć ma zapewnić bezpieczne zaplecze dla komunikacji kwantowej, która obejmie całą Unię Europejską. Inicjatywa została podzielona na fazy i jest koordynowana z europejskimi programami rozwoju technologii kwantowych. Na początku planowane jest zbudowanie krajowych infrastruktur QCI, a następnie połączenie ich międzynarodowymi łączami naziemnymi lub satelitarnymi. W ramach konkursu na budowę krajowej infrastruktury QCI, PCSS złożył oficjalny projekt dla Polski. Po pozytywnej ocenie Komisji Europejskiej oficjalnie potwierdzono, że prace nad projektem będą prowadzone w najbliższych latach przez przedstawiciela konsorcjum PIONIER.
Konsorcjum PIONIER poprzez projekt PIONIER-Q zostało oficjalnym reprezentantem Polski w inicjatywie EuroQCI - European Quantum Communication Infrastructure. Realizacja PIONIER-Q jest ważnym krokiem w rozwoju sieci i środowiska PIONIER oraz szansą na podjęcie wielu inicjatyw i projektów w dziedzinie technologii kwantowych w Unii Europejskiej. W ramach projektu powstanie szkielet połączeń QCI pomiędzy centrami KDM i NASK w Polsce oraz będą wdrożone scenariusze wykorzystania tej technologii. Dodatkowo przeprowadzony zostanie program szkoleń i warsztatów, których celem jest promocja oraz rozwój komunikacji kawantowej, aby w kolejnych etapach przejść do rozwoju technologii QCI.
Otwarta europejska platforma testowa dla technologii Kwantowej Dystrybucji Klucza. Celem projektu OpenQKD jest rozwijanie oraz implementowanie w sieciach operacyjnych technologii związanych z komunikacją kwantową. Projekt wzmacnia czołową pozycję Europy w zakresie technologii komunikacji kwantowej.
- demonstracja oraz integracja bezpiecznych rozwiązań komunikacji kwantowej w szerokim zakresie w europejskim krajobrazie cyfrowym.
- opracowanie oraz uruchomienie kilku otwartych środowisk testowych technologii Quantum Key Distribution oraz mniejszych demonstratorów w celu promowania jej funkcjonalności w sieci i scenariuszy wykorzystania wśród potencjalnych użytkowników końcowych, ich aplikacji, usług i zainteresowanych podmiotów.
- opracowanie innowacji, szkoleń oraz pomoc w rozwoju i rozpowszechnianiu wiedzy z zakresu technologii komunikacji kwantowej i związanych z nią usług, aplikacji.
- opracowanie dokumentów standaryzujących rozwiązania z zakresu technologii Quantum Key Distribution oraz komunikacji kwantowej
- opracowanie rozwiązań pod budowę Europejskiej Infrastruktury Komunikacji Kwantowej.
Celem projektu NLPQT jest rozwój ogólnokrajowej infrastruktury umożliwiającej praktyczne wykorzystanie własności pojedynczych obiektów kwantowych, ze szczególnym uwzględnieniem możliwości wykorzystania pojedynczych fotonów w komunikacji kwantowej. Infrastruktura NLPQT umożliwi prace badawczo-rozwojowe, prowadzące do zaprojektowania, uruchomienia i rozwoju złożonych i bezpiecznych systemów do kwantowej dystrybucji klucza kryptograficznego (QKD) i komunikacji kwantowej, a także integracji tych rozwiązań z innymi mechanizmami stosowanymi obecnie w celu zabezpieczenia danych przesyłanych przez systemy informatyczne i telekomunikacyjne. Ponadto w ramach projektu NLQPT zostaną utworzone testowe stacje robocze umożliwiające opracowywanie zastosowań pojedynczych obiektów kwantowych, takich jak elektrony, kropki kwantowe lub atomy.
W ramach prac projektu powstaną między innymi:
- Międzymiastowe łącze QKD Warszawa-Poznań z zaufanymi węzłami
- Lokalne łącza QKD w Warszawie i Poznaniu
- Wdrożenie systemu QKD w operacyjnych platformach testowych i usługach
- Rozwój i integracja technologii QKD z istniejącymi systemami optycznej transmisji danych
- QKD w krajowym systemie wytwarzanie i dystrybucji wzorcowej nośnej optycznej
Infrastruktura posłuży do badań w obszarach:
- Kryptografia kwantowa dla krytycznych usług / infrastruktury
- Komunikacja kwantowa do obliczeń kwantowych
- Standaryzacja i implementacja technologii QKD w DWDM