QEC4QEA – Quantum Excellence Centre for Quantum-Enhanced Applications to paneuropejski projekt badawczo-rozwojowy, którego celem jest stworzenie zintegrowanego centrum doskonałości wspierającego rozwój i zastosowanie technologii obliczeń kwantowych w Europie.
Projekt realizowany w ramach programu Horizon EUROHPC-JU łączy 18 instytucji z 9 krajów, w tym wiodące europejskie centra superkomputerowe, uczelnie, instytuty badawcze oraz firmy technologiczne. Kluczową ambicją QEC4QEA jest stworzenie „one-stop shop” – kompleksowej platformy, która zapewni użytkownikom końcowym, zarówno ze świata nauki, jak i przemysłu, dostęp do narzędzi, usług, infrastruktury i wiedzy niezbędnej do opracowywania i wdrażania aplikacji wspomaganych technologią kwantową.
Głównym zadaniem projektu jest rozwój zestawu aplikacji referencyjnych, obejmujących takie dziedziny jak: symulacje kwantowe, optymalizacja, uczenie maszynowe, kryptografia post-kwantowa, obrazowanie satelitarne, czy planowanie misji kosmicznych. Aplikacje będą rozwijane i zostaną udostępnione w formie otwartej biblioteki kodów źródłowych. Taki format umożliwi ich uruchamianie zarówno na emulatorach kwantowych, jak i rzeczywistych komputerach kwantowych różnych architektur udostępnianych przez partnerów projektu. W ramach QEC4QEA opracowany będzie również zestaw dedykowanych kompilatorów i interfejsów API, co ułatwi translację aplikacji na konkretne systemy sprzętowe dostępne w ramach kwantowej infrastruktury EuroHPC JU.
Projekt zakłada także ścisłą integrację systemów klasycznych HPC z technologiami kwantowymi, umożliwiając tworzenie hybrydowych rozwiązań obliczeniowych. Organizacja QEC4QEA oparta jest na strukturze pięciu klastrów regionalnych, skupionych wokół kluczowych europejskich centrów superkomputerowych. W ramach projektu użytkownicy będą mieli dostęp do zasobów obliczeniowych zlokalizowanych w Niemczech (FZJ), Francji (CEA), Włoszech (CINECA), Hiszpanii (BSC) oraz Polsce i Litwie (Poznańskie Centrum Superkomputerowo-Sieciowe – PCSS), w tym do fizycznych komputerów kwantowych i zaawansowanych emulatorów kwantowych. Klaster w Polsce i Litwie w ramach projektu tworzy Poznańskie Centrum Superkomputerowo-Sieciowe, Uniwersytet im. Adama Mickiewicza, Centrum Fizyki Teoretycznej PAN oraz Uniwersytet Wileński.
Celem projektu QEC4QEA jest zbudowanie trwałego, otwartego i interoperacyjnego środowiska usługowego, które umożliwi efektywne wykorzystanie zasobów komputerów kwantowych i ich integrację z infrastrukturą klasycznych systemów HPC (High Performance Computing) w Europie.
QEC4QEA dąży do stworzenia tzw. „one-stop shop”, czyli scentralizowanego punktu dostępowego do aplikacji, narzędzi, emulatorów, szkoleń, dokumentacji oraz wsparcia eksperckiego, który zniesie istniejące bariery w zakresie wdrażania technologii kwantowych.
Projekt QEC4QEA obejmuje szereg zadań, które można pogrupować w kilku kluczowych obszarach:
- rozwój referencyjnych aplikacji i symulacji wspomaganych kwantowo;
- wykorzystanie zintegrowanych zasobów obliczeniowych HPC i komputerów kwantowych;
- rozwój narzędzi dla kwantowej inżynierii oprogramowania;
- budowanie kompetencji, kursów i szkolenia;
- zarządzanie federacyjnym ekosystemem i trwałością rezultatów.
W projekcie QEC4QEA trzy polskie instytucje pełnią kluczowe role w realizacji zadań technicznych, naukowych i edukacyjnych. Poznańskie Centrum Superkomputerowo-Sieciowe (PCSS), jako centralny węzeł Klastra E będący jednocześnie dostawcą europejskiego komputera kwantowego EuroQCS PIAST-Q w technologii spułapkowanych jonów, odpowiada za integrację infrastruktury HPC z systemem kwantowym zlokalizowanym w Polsce, koordynację techniczną działań w klastrze oraz wsparcie użytkowników w uruchamianiu aplikacji hybrydowych klasyczno-kwantowych, a także współtworzy narzędzia inżynierii oprogramowania i interfejsy API.
Uniwersytet im. Adama Mickiewicza w Poznaniu (UAM) koncentruje się na rozwoju referencyjnych aplikacji, szczególnie w dziedzinie symulacji kwantowych i uczenia maszynowego (QML), tworzeniu emulatorów, walidacji kodu oraz działaniach edukacyjnych, takich jak szkolenia i warsztaty. Centrum Fizyki Teoretycznej PAN (CFT PAN) wnosi do projektu ekspercką wiedzę z zakresu informacji i technologii kwantowych, odpowiada za opracowywanie modeli obliczeniowych i algorytmów, ich analizę teoretyczną oraz ocenę jakości implementacji, a także wspiera transfer wiedzy i współpracę naukową w ramach konsorcjum. Wspólne działania tych trzech partnerów wzmacniają polski wkład w rozwój europejskiej infrastruktury i kompetencji w dziedzinie aplikacji kwantowych.
Rezultaty projektu QEC4QEA będą mieć wymiar zarówno technologiczny, jak i społeczno-gospodarczy. Wśród najważniejszych spodziewanych efektów są:
- gotowy zestaw aplikacji kwantowych gotowych do wdrożeń pilotażowych;
- trwała platforma technologiczna do integracji aplikacji kwantowych i hybrydowych klasyczno-kwantowych;
- otwarte repozytorium narzędzi, dokumentacji i bibliotek kodów źródłowych;
- program edukacyjny i kadra specjalistów w zakresie obliczeń kwantowych oraz zwiększenie dostępności technologii kwantowych w Europie, w tym w Polsce.
Partnerzy:
Francja:
- CEA – Commissariat à l’énergie atomique atomique et aux énergies alternatives,
- Qubit – Qubit Pharmaceuticals,
- MULT – Multiverse Computing SAS,
Niemcy:
- Fraunhofer CML – Fraunhofer Center for Maritime Logistics and Services Future8,
- Future8 – Future8 gGmbH,
- FZJ – Forschungszentrum Jülich GmbH,
Włochy:
- Cineca – Cineca Consorzio Interuniversitario,
- E4 – E4 Computer Engineering SPA,
- LINKS – Fondazione LINKS – Leading Innovation & Knowledge for Society,
- UniPd – Università degli Studi di Padova,
Litwa:
Polska:
- AMU – Uniwersytet im. Adama Mickiewicza w Poznaniu,
- CFT PAS – Centrum Fizyki Teoretycznej Polskiej Akademii Nauk,
- PCSS – Poznańskie Centrum superkomputerowo-Sieciowe,
Słowenia:
Hiszpania:
- BSC CNS – Barcelona Supercomputing Center,
- CSIC – Consejo Superior de Investigaciones Científicas,
- ICFO – Institut de Ciències Fotòniques,
Turcja:
Finansowanie: Euro HPC, NCBiR, Horizon Europe
