Die neue Einrichtung wird am Hauptsitz von Eurecat in Cerdanyola del Vallès angesiedelt sein und schrittweise realisiert werden; die Fertigstellung wird für Anfang 2027 erwartet. Das Projekt stellt eine Investition von mehr als 7 Millionen Euro dar, wovon 1,4 Millionen aus dem Programm „Institutional Singulars“ des Ministeriums für Forschung und Universitäten der katalanischen Regierung stammen und 2,1 Millionen von der Europäischen Union über den Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) – Programm Katalonien 2021–2027 – im Rahmen des Projekts Quant-IA kofinanziert werden.
Im Rahmen des QuantIA Labs wird Eurecat dank eines 34-Qubit-Quantengatter-Emulators und eines digitalen Anneals, ergänzt durch einen Hochleistungsrechnercluster, Innovationen im Bereich Quantencomputing-Lösungen fördern. „Mit dieser neuen Ausstattung macht Eurecat einen großen Schritt nach vorn in der Forschung und im Technologietransfer von Quantentechnologien an Unternehmen und unterstützt diese bei der Entwicklung realer Pilotprojekte und der Erzielung konkreter Wettbewerbsvorteile“, betont Myriam García-Berro, Forschungs- und Technologiedirektorin von Eurecat. Laut Adan Garriga, Leiter der Forschungsgruppe Quantencomputing bei Eurecat, wird das QuantIA Lab „die Leistungen des multidisziplinären Teams des Zentrums ergänzen, das bereits Expertise in Quantenphysik, künstlicher Intelligenz und Softwareentwicklung vereint.“
Ziel ist es, Unternehmen „eine sichere und stabile Umgebung für Experimente und die Validierung von Quantenalgorithmen zu bieten und sie auf den Zeitpunkt vorzubereiten, an dem Quantencomputer voll funktionsfähig sind und durch eine drastische Reduzierung der Rechenzeit oder eine Senkung der damit verbundenen Kosten einen Quantenvorteil erzielen.“ Im Gegensatz zu realen Quantensystemen, die kryogene Temperaturen benötigen und Stabilitätsprobleme mit sich bringen, „werden die beiden Emulationsanlagen im QuantIA Lab mit Halbleiterprozessoren realisiert. Dadurch können die Geräte unter herkömmlichen Umgebungsbedingungen, ohne Kohärenzfehler und mit vergleichsweise deutlich geringeren Betriebskosten arbeiten“, ergänzt Joan Mas, wissenschaftliche Leiterin des Digitalbereichs bei Eurecat. Darüber hinaus soll die Infrastruktur dank Photovoltaikanlagen und Energiespeichersystemen mit erneuerbarer Energie betrieben werden, um die Energieeffizienz zu steigern.
Modernste Ausrüstung für die Quantensimulation
Der 34-Qubit-Quantengatteremulator des QuantIA Labs ermöglicht die Simulation des Verhaltens von Quantenschaltungen mit klassischer Elektronik unter Standardbetriebsbedingungen – eine Herausforderung, die aktuelle Quantencomputer mit ihren physikalischen Qubits noch nicht bewältigen können. „Diese Ressource wird die Entwicklung, Validierung und Optimierung von Quanten- und Quanten-Maschinellen-Lernalgorithmen erleichtern, bevor diese auf einem realen Quantencomputer eingesetzt werden. Dadurch werden Kosten, Risiken und Entwicklungszeit reduziert“, betont Adan Garriga. Diese Simulationsfähigkeit wird mit der Leistungsfähigkeit eines digitalen Annealers kombiniert, der kombinatorische Optimierungsprobleme mit bis zu 100.000 Variablen lösen kann. Diese in Katalonien einzigartige Technologie ermöglicht es, Herausforderungen zu meistern, die für konventionelles klassisches Computing unüberwindbar sind, wie beispielsweise Industrieplanung, komplexe Logistikoptimierung, Investitionsmanagement, Molekularsimulation und die Entwicklung neuer Materialien. Ergänzt wird die gesamte Infrastruktur durch einen Hochleistungsrechnercluster, der als Basis für fortgeschrittene Projekte im Bereich der künstlichen Intelligenz und der Verarbeitung großer Datenmengen sowie für Projekte dient, die Hybridlösungen auf Basis von Quantensimulation und Hochleistungsrechnen erfordern.
Beschleunigung branchenübergreifender Innovationen
Die vom QuantIA Lab von Eurecat entwickelten Technologien werden branchenübergreifende Auswirkungen haben, insbesondere im Gesundheitswesen und in der Biotechnologie. Dort werden sie Bereiche wie Molekularsimulation, Wirkstoffforschung und komplexe Genomanalyse vorantreiben. Sie werden auch die Chemie und die Entwicklung fortschrittlicher Materialien beeinflussen, beispielsweise zur Optimierung von Syntheseprozessen und maßgeschneiderten Materialien; die Robotik und Fertigung, etwa für die industrielle Planung, die Anlagenlogistik und die Automatisierung komplexer Prozesse; den Energiesektor, etwa durch intelligentes Netzmanagement, Ressourcenoptimierung und nachhaltige Transportwege; sowie den Wasser- und Umweltsektor, etwa zur Optimierung von Verteilungsnetzen, Anlagenmanagement und Klimaprognosemodellen.
Strategische Allianz von Quantum
Die Inbetriebnahme des QuantIA Lab fällt mit dem Start von ARQADE zusammen, einem Exzellenznetzwerk von Cervera, das Quantencomputing und KI zur Lösung kritischer Sicherheits- und Verteidigungsherausforderungen einsetzt. Die entwickelten Lösungen lassen sich auch auf strategische zivile Sektoren übertragen. Eurecat, ein Teil des Netzwerks, bringt seine Expertise in Quantenalgorithmen, KI und Cybersicherheit ein, um praktische Anwendungen für komplexe Einsatzszenarien zu entwickeln, beispielsweise für die autonome Navigation ohne GPS oder den Schutz kritischer Infrastrukturen.
