LUMI-supertietokone vauhdittaa IQM:n kvanttiprosessoreiden optimointia
Viime vuosina supertietokoneiden ja kvanttilaskennan välinen yhteys ja molemminpuolinen hyöty on käynyt yhä ilmeisemmäksi. Suomalainen IQM on maailman johtava suprajohtavien kvanttitietokoneiden valmistaja. IQM tarjoaa sekä paikan päälle asennettavia kvanttitietokoneita että pilvipalveluita, joiden kautta kvanttikoneita voi käyttää. IQM on käyttänyt LUMI-supertietokonetta sähkömagneettisten simulaatioiden tekemiseen.
IQM:n asiakkaita ovat maailman johtavat suurteholaskentakeskukset, tutkimuslaboratoriot, yliopistot ja yritykset, joilla on pääsy IQM:n ohjelmistoihin ja laitteistoihin. Yrityksellä on yli 300 työntekijää, pääkonttori Suomessa ja toimintaa ympäri maailmaa Ranskassa, Saksassa, Italiassa, Japanissa, Puolassa, Espanjassa, Singaporessa, Etelä-Koreassa ja Yhdysvalloissa.
Elmer-yhteistyö johdatti LUMIn luo
CSC on kehittänyt pitkään Elmer-ohjelmistoa, joka pohjautuu FEM (finite element method) -menetelmään. Elmerin käyttö johti IQM:n laskentayhteistyöhön CSC:n kanssa. Yhteistyön aikana IQM kuuli LUMI-supertietokoneen käyttömahdollisuudesta CSC:n asiantuntijoilta, ja aihe oli esillä myös kotimaisissa suurteholaskentakonferensseissa.
Kvanttiprosessoriyksiköiden (QPU) simulointi tuo uusia haasteita Elmer-simuloinnille, koska geometriat ovat monimutkaisia ja materiaalimallit epätavallisia.
”On ollut hienoa nähdä, miten Elmer-ohjelmistoamme on hyödynnetty kvanttiprosessoreiden mallintamisessa. Tätä käyttökohdetta ei varsinaisesti suunniteltu, kun fysikaaliset mallit lisättiin ohjelmistoon vuosia sitten”, sanoo Peter Råback, joka vastaa Elmerin kehittämisestä CSC:llä.
”Olemme Elmerin avulla pystyneet tekemään monimutkaisia klassisia sähkömagneettisia simulaatioita optimoidaksemme QPU-komponenttejamme. Tämä on johtanut merkittäviin parannuksiin tuotekehityksessämme”, sanoo Juha Hassel, IQM:n kvanttiteknologioista vastaava johtaja.
LUMIsta tehoa ja skaalautuvuutta laskentaan
IQM:llä on vahvaa osaamista suurteholaskentaresurssien käytöstä, kuten pilvipalveluista ja paikallisista laskentaklustereista.
”Meillä oli kuitenkin niin hyviä kokemuksia yhteistyöstä CSC:n kanssa, että kun etsimme tehokasta ja skaalautuvaa ratkaisua, päädyimme LUMIin, joka on yksi maailman tehokkaimmista supertietokoneista. Käyttöönotto tapahtui riskittömän Try & Buy -projektin kautta. Hyvien tulosten ja myönteisen kokemuksen myötä päätimme ostaa lisää laskenta-aikaa myös kokeilujakson jälkeen”, Hassel kertoo.
Olemme Elmerin avulla pystyneet tekemään monimutkaisia klassisia sähkömagneettisia simulaatioita optimoidaksemme QPU-komponenttejamme. Tämä on johtanut merkittäviin parannuksiin tuotekehityksessämme.
Juha Hassel, IQM
CSC:ltä arvokasta tukea optimointiin
Hasselin mukaan LUMIn käyttöönotto sujui ongelmitta, ja CSC:ltä saadut ohjeet olivat selkeät. IQM tarvitsi kuitenkin CSC:n asiantuntijoilta tukea Elmer-simulaatioiden optimointiin.
”CSC:n Elmer-tiimi oli avulias ja reagoi nopeasti, mikä auttoi sujuvassa etenemisessä. Työ tehtiin osin myös osana OpenSuperQPlus-hanketta, joka on Euroopan kvanttiteknologian lippulaivahanke”, Hassel kertoo.
LUMIn käytöstä paljon hyötyjä
LUMIn käyttö on tuonut IQM:lle monia hyötyjä, kuten pääsyn laajoihin laskentaresursseihin, joita ei muuten olisi saatavilla.
”Lisäksi esittelimme tuloksemme Yhdysvalloissa APS Global Physics Summitissa, joka on yksi alan suurimmista konferensseista. Se on auttanut vahvistamaan asemaamme yhtenä alan johtavista toimijoista. Asiakkaamme hyötyvät tästä kehittyneempinä ja tehokkaampina kvanttilaskentaratkaisuina”, Hassel sanoo.
IQM:n ja LUMIn yhteistyö voi pitkällä aikavälillä tuoda myös yhteiskunnallista vaikuttavuutta. Tehokkaammat kvanttilaskentaratkaisut voivat vauhdittaa läpimurtoja esimerkiksi lääketieteessä, materiaalitieteessä, logistiikassa ja ilmastomallinnuksessa. Tämä voi johtaa parempaan terveydenhuoltoon ja energiatehokkaampiin ja ympäristöystävällisempiin ratkaisuihin. Lyhyemmin sanottuna: LUMI vauhdittaa kvanttilaskennan kehitystä.
Vastuullisuus mukana päätöksenteossa
IQM:lle kestävän kehityksen tavoitteet ovat olennaisia, kun yritys valitsee työkaluja tuotekehitykseen.
”Pyrimme minimoimaan ympäristöjalanjälkemme ja varmistamaan, että tuotteemme ja palvelumme edistävät kestävämpää tulevaisuutta”, Hassel sanoo.
IQM aikoo jatkaa LUMIn hyödyntämistä. Yritys suunnittelee laskentamallien laajentamista ja uudenlaisten kvanttisimulaatioihin liittyvien laskentatyyppien kokeilemista. Nämä vaativat LUMIn tarjoamia tehokkaita resursseja.
”Hyödyntämällä LUMIn ominaisuuksia pyrimme jatkossakin löytämään lisää uusia kvanttilaskennan hyödyntämisaloja ja edistämään innovaatioita alallamme”, Hassel toteaa lopuksi.
”CSC on tehnyt yhteistyötä IQM:n kanssa sen T&K-tarpeissa kvantti- ja Elmer-ratkaisujen alalla. Yhteistyömme OpenSuperQPlus-hankkeessa on hyödyttänyt molempia osapuolia ja vahvistanut asiantuntemustamme eurooppalaisesta kvanttikehityksestä tulevaisuutta varten”, sanoo Dan Still, CSC:n kumppanuuspäällikkö.
Dan Still
Dan Still vastaa teollisten kumppanuuksien ja verkostojen rakentamisesta, teollisen HPC käytön tehostamiseksi.
OpenSuperQPlus
OpenSuperQPlus-hankkeessa 28 eurooppalaista korkeakoulua ja yritystä kymmenestä eri maasta kehittää yhteistyössä 1 000 kubitin kvanttitietokonetta. Hanke on osa eurooppalaista kvanttiteknologian lippulaivaohjelmaa.
