Közép-Európában egyedülálló kvantumprocesszor az ELTE-n

forrás: Prím Online, 2022. április 5. 13:56

A világszínvonalat képviselő kvantumhardvert közösen vásárolta meg az ELTE két kutatócsoportja a Kvantuminformatika Nemzeti Laboratóriumban folyó munkájukhoz. Az eszköz mind az alap-, mind pedig az alkalmazott kutatásban versenyképessé teheti a magyar kutatócsoportokat a nagy horderejű, interdiszciplináris innovációk területén.

Bár a kvantumos jelenségeken alapuló számítások konkrét alkalmazásokban megmutatkozó előnyei még korlátozottak és nem beszélhetünk ezen a területen igazi versenyről, abban konszenzus van, hogy a kvantumszámítógépek a jövőben jelentős, alapvető hatást gyakorolnak az informatikai trendekre és hamarosan eljöhet az idő, amikor részben át is írják annak szabályait. 

 

Fotonikus processzor

 

A magyarországi kvantuminformatikai kutatásokat a Kvantuminformatikai Nemzeti Laboratórium intézményeken és diszciplínákon átívelő tevékenysége fogja össze jelenleg a legszélesebb körben. Az ELTE Informatikai Karán és Természettudományi Karán a következő területeken végeznek kutatásokat: kvantumszámítógépek programozását megkönnyítő programozási nyelvek és szoftverfejlesztési eszközök (fordítóprogramok, elemző, profilozó és refaktoráló eszközök), klasszikus és kvantumos programelemek egyesítése, kódoptimalizálási módszerek, kvantumalgoritmusok, kvantumszámítógép-szimulátorok, posztkvantum kriptográfia, valamint optikai és kvantumoptikai alapjelenségek kísérleti úton való tanulmányozása. (Az ELTE TTK-n folyó kvantuminformatikai kutatásokról Rakyta Péter PhD-hallgató előadását itt nézheti meg.)

 

A Kvantuminformatikai Nemzeti Laboratóriumot bemutató videó

 

Az ELTE a Laboratóriumban folyó kutatómunka infrastrukturális háttereként 2021 végén szerzett be egy Közép-Európában egyedülálló, a világ élvonalát képviselő fotonikus processzort. A fotonikus processzorok kulcsfontosságúak mind a kvantumos, mind a fényt használó információfeldolgozási feladatokban. Mivel a lineáris optikai kvantuminformáció-feldolgozáshoz nagyméretű és alacsony veszteségű programozható fotonikus processzorokra van szükség, a Laboratórium támogatásával az ELTE választása egy egyetemi startup, a University of Twente campusán működő QuiX Quantum univerzális kvantumfotonikus processzorára esett.

 

Vattay Gábor, a Természettudományi Karon működő tudományos műhely vezetője elmondta, ez egy kis veszteségű, 8 üzemmódú, hangolható lineáris interferométer. A nyalábokra osztott lézersugár interferenciáját mérő műszer a hullámvezetők elrendezése miatt tetszőleges lineáris optikai transzformációt, azaz számítási műveletet tesz lehetővé. A műveleteket a processzorhoz csatlakoztatott hagyományos számítógépen futó program vezérli.

 

Az eszköz programozása egy unitér mátrix segítségével történik. A jelenleg 8*8-as mátrix alatt a processzor meghatározott megbízhatósággal hajtja végre a programot. A program megbízhatósága mérhető, és az előforduló hibák mintázatai akár gépi tanulási algoritmusok segítségével detektálhatóak. E tudás birtokában az ELTE-n különféle hibajavítási technikákat dolgoznak ki, és a kutató akár egy egyszerű önellenőrzéssel átalakíthatja a mátrixát úgy, hogy a mérési eredmény az elvárthoz a lehető legközelebb legyen.

 

Az eszköz nyolc bemeneti csatornával rendelkezik

 

Az új típusú számítógép-architektúrák nem jelentenek gyakorlati megoldást minden számítási problémára, de rendkívül jól használhatók olyan problémák esetén, amelyekhez nagyszámú lehetséges kombináció kiszámítása szükséges. Nagy hatékonyság várható például a gépi tanulás, a kombinatorikus optimalizálás, az adatbázis-keresés, a portfólió-optimalizálás területén. A kiberbiztonság szempontjából fontos alkalmazási lehetőség a véletlenszám-generálás, valamint a nagy számok faktorizációja.

 

A kvantumos és fotonikus eszközök jelenleg drágák, rossz a hibatűrésük, (bizonyos fajtáik) nagyok, és speciális környezetet igényelnek, ezért a fejlesztési folyamat sikerének zálogai a felhasználóbarát architektúrák és a felhőben való használhatóság, az infrastruktúra megosztása, a hozzáférés biztosítása és a szimuláció. 

 

Az Informatikai Karon  Kozsik Tamás és kutatócsoportja által fejlesztett, szabadon hozzáférhető Piquasso szimulátor hatékonyságát tekintve a világ legjobbjai közé tartozik. Az alkalmazás bizonyos számításokban akár négyszer gyorsabb, mint a jelenleg piacvezető TheWalrus (Xanadu) szimulátor, sőt a kutatók FPGA-alapú számításgyorsítójával ez az előny 13-szorosra is növelhető. A kvantumszimulátorok a kvantumalgoritmusok futtatására alkalmasak kvantumszámítógép nélkül, így megkönnyítik az algoritmusok tesztelését és a hibakeresést. Jelenleg a szimulátorok kapacitása még jelentősen meghaladja a fizikailag megvalósított kvantumszámítógépekét, de ez a trend hamarosan megfordul.

 

A kvantumprocesszor kicsomagolása a Természettudományi Kar videóján

 

A következő évek nagy kihívása, hogy K+F+I eredményeik mennyire teszik a magyar kutatócsoportokat versenyképessé az európai zászlóshajó programban, kellően sikeresek leszünk-e a nagy horderejű interdiszciplináris tudományos és technológiai kihívásokat célzó kutatási tevékenységek koncentrációjában, az eredmények technológiai, üzleti becsatornázásában. Az ELTE-n üzemelő kvantumhardver a közeli jövő egyik nagy ígérete ebben az irányban.

 

A Laboratórium kutatási eredményei bekerülnek az ELTE oktatási programjaiba. Idén augusztusban pedig várja az érdeklődő hallgatókat és fiatal kutatókat a Posztkvantum Kriptográfia Nyári Egyetem az Informatikai Karon, ahol akadémiai és ipari területről érkező vezető nemzetközi kutatók tartanak majd előadásokat. 

Hardver ROVAT TOVÁBBI HÍREI

A Philips Monitors E1 terméksorozat három új, többcélú modellel bővül

A Philips Monitors E1 sorozata ebben a hónapban három új modellel bővül. Az irodai felhasználók és távmunkában dolgozók számára szükséges összes alapvető funkcióval ellátott új modellek segítenek a felhasználóknak a kapcsolattartásban és növelik a termelékenységüket, mindezt versenyképes áron. 

2024. március 28. 13:27

Kövess minket a Facebookon!

Cikkgyűjtő

További fontos híreink

Megvannak az IAB 2023-as Legjobb szakdolgozat pályázatának nyertesei

2024. március 25. 15:50

A 2024-es év fordulópont lehet az IT munkaerőpiacon?

2024. március 20. 10:09

Nők az informatikában – Számít a nemek aránya a munkahelyen?

2024. március 12. 20:53

Szemünk előtt zajlik az e-kereskedelem mohácsi csatája

2024. március 6. 13:05