Suprajohtavilla siruilla suurempia supertietokoneita

Suprajohtavat suorittimet voivat nousta ratkaisevaan asemaan uuden sukupolven supertietokoneiden kehittämisessä. Niillä voidaan kasvattaa kvanttitietokoneiden kokoa ja vauhdittaa perinteisiä supertietokoneita ja vähentää niiden tehontarvetta.

Supertietokoneiden laskentatehon parantaminen vauhdittaa niiden sovellusalueiden kehitystä, esimerkiksi sääennusteita, ilmastonmuutoksen analysointia, lääkkeiden kehitystä ja logistiikkaa.

VTT:n johtama monitieteellinen tutkimusprojekti selvittää, miten tietoa voidaan siirtää suprajohtavuuden edellyttämiin mataliin lämpötiloihin ja takaisin huoneenlämpöön.

VTT tiedotti tutkimuksestaan 4.3.

Ongelmana suuri lämpökuorma

Kvanttitietokoneen tietojenkäsittelyteho perustuu suprajohtaviin kubitteihin, joita käytetään äärimmäisen matalissa lämpötiloissa. Kubitteja hallitaan perinteisellä elektroniikalla, joka sijaitsee huoneenlämmössä ja Kubitit ovat yhteydessä siihen sähkökaapeleilla. Kun kubittien määrä nousee satoihin tuhansiin, vastaava hallintakaapelien määrä aiheuttaa ison lämpökuormituksen eikä kvanttisuorittimen vaatimaa kylmyyttä voida ylläpitää.  

”Visiomme on korvata sähkökaapelit optisella kuidulla ja sopivilla muuntimilla, jotka muuntavat optiset signaalit sähköisiksi ja päinvastoin. Näiden komponenttien on kyettävä toimimaan matalissa lämpötiloissa, mihin nykyiset ratkaisut eivät sovellu. aCryComm-projektimme päätavoite on kehittää uudenlaisia muuntimia ja demonstroida, kuinka ne voivat ohjata ja lukea yksinkertaista SFQ-suoritinta”, sanoo tiedotteessa Matteo Cherchi, VTT:n johtava tutkija ja projektin koordinaattori.

VTT kehittää kvanttitietokonetta yhteistyössä startup-yritys IQM:n kanssa. Vaikka lyhyen tähtäimen tavoite on vain 50 kubittia, VTT luo aCryComm-projektissa perustaa pitkäaikaiselle kehitykselle kohti paljon tehokkaampia kvanttitietokoneita.

Supertietokone tulossa

Supertietokoneiden käyttöä rajoittaa äärimmäisen korkea energiankulutus. GPU-yksiköiden piisirujen korvaaminen suprajohtavilla SFQ-siruilla voi vaikuttaa merkittävästi supertietokoneiden suorituskykyyn ja tehontarpeeseen.

”Tietotekniikan keskus CSC sijoittaa pian tiloihinsa Kajaanissa eurooppalaisen LUMI-supertietokoneen, joka on yksi maailman suurimmista supertietokoneista. Sen laskentateho vastaa 1,5 miljoonaa kannettavaa tietokonetta ja se kuluttaa tehoa noin 200 MW, mikä vastaa useiden kymmenien tuhansien kotien tarvetta. aCryComm-projekti voi edistää supertietokoneiden seuraavan sukupolven kehittämistä nopeuttaen niitä ja vähentäen samalla tehonkulutusta huomattavasti”, sanoo Cherchi.