6,2 Millionen für die Effizienz von Anfang an Die Quantencomputer sollen Energie sparen

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Die Energie-Effizienz von Quantencomputern soll sich bessern. An einem mit 6,1 Millionen Euro dotierten Projekt arbeiten EDF, Alice & Bob, Quandela und CNRS gemeinsam an der Optimierung. Dieses soll zudem ermöglichen, die Leistung und Energie-Effizienz von Quantencomputern mit denen von klassischen Hochleistungsrechnern zu vergleichen.

Der französische Stromversorger EDF, die Quantencomputerfirmen Quandela sowie Katzen-Qubit-Spezialist Alice & Bob plus das französische Zentrum für wissenschaftliche Forschung (CNRS) haben eine Vereinbarung über die Zusammenarbeit an dem Projekt „Energetic Optimisation of Quantum Circuits“ (OECQ) zur Optimierung des Energieverbrauchs von Quantencomputern unterzeichnet. In der ersten Phase soll der Energiebedarf von Hochleistungsrechnersystemen (HPC) mit dem von Quantencomputern verglichen werden.

Dabei soll sich die Analyse auf relevante Anwendungsfälle in der Industrie und die dafür erforderlichen fortgeschrittenen Berechnungen stützen. Dieser Teil des Projekts wird die erste Messung des Energieverbrauchs für den gesamten Stack eines Quantencomputers liefern.

In Phase II

In der zweiten Phase soll sich das Projekt auf die Optimierung des Energieverbrauchs von Quantencomputern konzentrieren. Dabei geht es nicht nur um den Energiebedarf der Quantenverarbeitungseinheit (QPU) an sich, sondern auch um den der Hilfstechnologien, die die QPU mit Energie versorgen und die einen relevanten Anteil am Gesamtverbrauch des Quantensystems ausmachen dürften.

Die Projektpartner

Das OECQ-Projekt umfasst ein interdisziplinäres Team, das Grundlagenforschung und industrielle Forschung und Entwicklung zusammenführt:

EDF, ein wichtiger Akteur im Bereich der Energiewende, bietet Anwendungsfälle für die Industrie sowie Fachwissen im Bereich des klassischen und des Quantencomputers. EDF wird die relevanten Anwendungsfälle identifizieren, die eine intensive Rechenleistung und damit einen potenziell hohen Energieverbrauch erfordern.

Auf der Grundlage ihrer Erfahrung in der Algorithmenentwicklung hatte 2017 EDF beschlossen, ein Forscherteam für Quantencomputing einzurichten, um die Rechen- und Energieleistung dieser künftigen Computer zu testen. Dies steht im Einklang mit dem seit 2021 verfolgten Ansatz der EDF Responsible Digital Group.

Joseph Mikael, Leiter der Abteilung Quanteninformatik bei EDF, hält fest: „EDF engagiert sich für die Förderung einer verantwortungsvollen und kohlenstoffarmen digitalen Transformation. Seit 2018 befasst sich EDF zudem mit der Evaluierung der Vorteile der Quantentechnologie für unsere Unternehmen.“ Er zeigt sich überzeugt, dass diese Technologie entscheidende Vorteile sowohl in Bezug auf die Rechengeschwindigkeit als auch auf die Energie-Optimierung bringt.

Alice & Bob wiederum ist auf die Entwicklung von Quantenprozessoren und Algorithmen spezialisiert. Sie werden den Energiebedarf ihrer innovativen supraleitenden Qubit-Architektur, der Katzen-Qubits, testen.

Quandela schließlich ist ein führendes Unternehmen im Bereich der photonischen Quanteninformatik und bietet Hardware- und Softwarelösungen in Industriequalität. Ihre Plattform basiert auf Halbleiter-Qubit-Bauteilen und integrierter Photonik.

Alice & Bob sowie Quandela werden den Energieverbrauch abschätzen, den ein Quantenalgorithmus für die ausgewählten Anwendungsfälle benötigte, wenn er mit ihren derzeitigen Quantensystemen gelöst würde. Anschließend wollen die Partner die gewonnenen Erkenntnisse nutzen, um neue, Energie-effizientere Quantenprozessor-Prototypen zu bauen und zu testen.

Théau Peronnin, CEO von Alice & Bob, beschreibt die Intention: „Eines der Hauptziele des OECQ-Projekts ist es, die Gelegenheit zu nutzen, die Quantencomputertechnologie von Anfang an Energie-effizient zu entwickeln.“

Der Ausgangspunkt

Da das Quantencomputing noch in den Kinderschuhen stecke, werde dieses Projekt die zukünftigen Energie-Infrastrukturen dimensionieren, die eine ausgereifte Quantentechnologie unterstützt. Zudem biete eine effizientere Gestaltung dieser Prozesse einen erheblichen Wettbewerbsvorteil, da der Energieverbrauch ein wichtiger Kostentreiber in der Quantentechnologie sei.

Das CNRS Quantum Energy Team|QET> hat die erste Methodik zur Untersuchung der Energiekosten für den gesamten Stack eines Quantencomputers entwickelt und spielt eine führende Rolle bei der Entwicklung eines Standards für Energie-Effizienz bei der IEEE. Während des gesamten Projekts wird das CNRS methodische Exzellenz gewährleisten und die theoretischen Grenzen des Energieverbrauchs berechnen.

Das Projekt mit Gesamtkosten in Höhe von 6,1 Millionen wird mit bis zu 4,5 Millionen Euro durch einen „France 2030“-Zuschuss unterstützt, der im Namen des französischen Staates von Bpifrance, Frankreichs öffentlicher Investitionsbank, verwaltet wird.

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