Əvvəlki üfüq - və ondan kənarda ...

Bir tərəfdən, onlar bizə xərçəngə qalib gəlməkdə, havanı dəqiq proqnozlaşdırmaqda və nüvə birləşməsini mənimsəməkdə kömək etməlidirlər. Digər tərəfdən, onların qlobal dağıntıya səbəb olacağı və ya bəşəriyyəti əsarət altına alacağı ilə bağlı qorxular var. Hal-hazırda, hesablama canavarları hələ də eyni anda böyük yaxşılıq və universal pislik edə bilmirlər.

60-cı illərdə ən səmərəli kompüterlər gücə malik idi meqafloplar (saniyədə milyonlarla üzən nöqtə əməliyyatı). İlk emal gücü olan kompüter yuxarıda 1 GFLOPS (giqaflops) idi Cray 2, 1985-ci ildə Cray Research tərəfindən istehsal edilmişdir. Emal gücü olan ilk model 1 TFLOPS-dan yuxarı (teraflops) idi ASCI Qırmızı, 1997-ci ildə Intel tərəfindən yaradılmışdır. Güc 1 PFLOPS (petaflops) çatdı Yolçu, 2008-ci ildə IBM tərəfindən buraxılmışdır.

Cari hesablama gücü rekordu Çin Sunway TaihuLight-a məxsusdur və 9 PFLOPS-dir.

Baxmayaraq ki, gördüyünüz kimi, ən güclü maşınlar hələ yüzlərlə petaflopa çatmamış, getdikcə daha çox exascale sistemləriburada güc nəzərə alınmalıdır exaflopsach (EFLOPS), yəni. saniyədə təxminən 1018-dən çox əməliyyat. Bununla belə, bu cür dizaynlar hələ də yalnız müxtəlif dərəcədə mürəkkəb layihələrin mərhələsindədir.

AZALMALAR (, saniyədə üzən nöqtə əməliyyatları) əsasən elmi tətbiqlərdə istifadə olunan hesablama gücü vahididir. O, əvvəllər istifadə edilən MIPS blokundan daha çox yönlüdür, yəni saniyədə prosessor təlimatlarının sayı. Flop SI deyil, lakin onu 1/s vahidi kimi şərh etmək olar.

Xərçəng üçün bir exascale lazımdır

Bir exaflops və ya min petaflops, top XNUMX superkompüterin hamısından çoxdur. Alimlər ümid edirlər ki, belə gücə malik yeni nəsil maşınlar müxtəlif sahələrdə sıçrayışlar gətirəcək.

Sürətlə inkişaf edən maşın öyrənmə texnologiyaları ilə birlikdə Exascale emal gücü, məsələn, nəhayət kömək etməlidir xərçəng kodunu qırın. Xərçəngin diaqnozu və müalicəsi üçün həkimlərin malik olmalı olduğu məlumatların miqdarı o qədər böyükdür ki, adi kompüterlər üçün bu işin öhdəsindən gəlmək çətindir. Tipik tək şiş biopsiyası tədqiqatında 8 milyondan çox ölçmə aparılır, bu müddət ərzində həkimlər şişin davranışını, onun farmakoloji müalicəyə reaksiyasını və xəstənin orqanizminə təsirini təhlil edirlər. Bu, əsl məlumat okeanıdır.

ABŞ Enerji Departamentinin (DOE) Arqon Laboratoriyasından Rik Stivens bildirib. -

Alimlər tibbi tədqiqatları hesablama gücü ilə birləşdirərək çalışırlar CANDLE neyron şəbəkə sistemi (). Bu, hər bir xəstənin fərdi ehtiyaclarına uyğunlaşdırılmış müalicə planını proqnozlaşdırmağa və inkişaf etdirməyə imkan verir. Bu, elm adamlarına əsas zülal qarşılıqlı təsirlərinin molekulyar əsaslarını anlamağa, dərmana proqnozlaşdırıcı reaksiya modellərini inkişaf etdirməyə və optimal müalicə strategiyalarını təklif etməyə kömək edəcək. Argonne hesab edir ki, exascale sistemləri CANDLE tətbiqini bu gün məlum olan ən güclü supermaşınlardan 50-100 dəfə daha sürətli işlədə biləcək.

Buna görə də, biz böyük superkompüterlərin meydana çıxmasını səbirsizliklə gözləyirik. Bununla belə, ilk versiyalar mütləq ABŞ-da görünməyəcək. Təbii ki, ABŞ onları yaratmaq yarışında və yerli hökumət bir layihə olaraq bilinir Aurora xarici rəqibləri qabaqlamağa çalışan AMD, IBM, Intel və Nvidia ilə əməkdaşlıq edir. Ancaq bunun 2021-ci ildən əvvəl baş verəcəyi gözlənilmir. Bu arada, 2017-ci ilin yanvarında çinli mütəxəssislər exascale prototipinin yaradıldığını elan etdilər. Bu cür hesablama vahidinin tam işləyən modeli --dir Tianhe-3 - lakin yaxın bir neçə ildə onun hazır olacağı ehtimalı azdır.

Çinlilər möhkəm tuturlar

Məsələ burasındadır ki, 2013-cü ildən bəri Çin inkişafları dünyanın ən güclü kompüterləri siyahısına başçılıq edir. İllər boyu dominantlıq etdi Tianhe-2indi isə xurma qeyd olunanlara məxsusdur Sunway TaihuLight. Orta Krallığın bu iki ən güclü maşınının ABŞ Energetika Departamentindəki bütün iyirmi bir superkompüterdən qat-qat güclü olduğuna inanılır.

Amerikalı alimlər, təbii ki, beş il əvvəl tutduqları lider mövqelərini bərpa etmək istəyirlər və buna imkan verəcək sistem üzərində işləyirlər. O, Tennessi ştatındakı Oak Ridge Milli Laboratoriyasında tikilir. Zirvə (2), bu ilin sonunda istismara verilməsi planlaşdırılan superkompüter. O, Sunway TaihuLight-ın gücünü üstələyir. O, daha güclü və yüngül olan yeni materialları sınaqdan keçirmək və inkişaf etdirmək, akustik dalğalardan istifadə edərək Yerin içini simulyasiya etmək və kainatın mənşəyini araşdıran astrofizika layihələrini dəstəkləmək üçün istifadə olunacaq.

2. Summit superkompüterinin məkan planı

Sözügedən Arqon Milli Laboratoriyasında elm adamları tezliklə daha sürətli cihaz qurmağı planlaşdırırlar. kimi tanınır A21Performansın 200 petaflopa çatacağı gözlənilir.

Superkompüter yarışında Yaponiya da iştirak edir. Bu yaxınlarda ABŞ-Çin rəqabəti tərəfindən bir qədər kölgədə qalsa da, məhz bu ölkə start götürməyi planlaşdırır. ABKI sistemi (), 130 petaflops güc təklif edir. Yaponlar ümid edirlər ki, belə superkompüterdən süni intellekt (süni intellekt) və ya dərin öyrənmənin inkişafı üçün istifadə oluna bilər.

Bu arada, Avropa Parlamenti AB milyard avro dəyərində superkompüter tikmək qərarına gəlib. Bu hesablama canavarı 2022 və 2023-cü illərin qovşağında qitəmizin tədqiqat mərkəzləri üçün işə başlayacaq. Maşın içəridə qurulacaq EuroGPC layihəsivə onun tikintisi üzv dövlətlər tərəfindən maliyyələşdiriləcək - beləliklə, Polşa da bu layihədə iştirak edəcək. Onun proqnozlaşdırılan gücü adətən "pre-exascale" adlanır.

İndiyə qədər, 2017-ci ilin reytinqinə görə, dünyanın beş yüz ən sürətli superkompüterindən Çində 202 belə maşın (40%) var, Amerika isə 144-ə (29%) nəzarət edir.

Çin də dünya hesablama gücünün 35%-dən, ABŞ-da isə 30%-dən istifadə edir. Siyahıda ən çox superkompüter olan növbəti ölkələr Yaponiya (35 sistem), Almaniya (20), Fransa (18) və Böyük Britaniyadır (15). Qeyd etmək lazımdır ki, mənşə ölkəsindən asılı olmayaraq, beş yüz ən güclü superkompüterin hamısı Linux-un müxtəlif versiyalarından istifadə edir ...

Özləri dizayn edirlər

Superkompüterlər artıq elm və texnologiya sənayesini dəstəkləyən qiymətli alətdir. Onlar tədqiqatçılara və mühəndislərə biologiya, hava və iqlim proqnozu, astrofizika və nüvə silahları kimi sahələrdə davamlı irəliləyiş (və bəzən hətta böyük sıçrayışlar) əldə etməyə imkan verir.

Qalanları onların gücündən asılıdır. Növbəti onilliklərdə superkompüterlərdən istifadə bu tip qabaqcıl infrastruktura çıxışı olan ölkələrin iqtisadi, hərbi və geosiyasi vəziyyətini əhəmiyyətli dərəcədə dəyişə bilər.

Bu sahədə irəliləyiş o qədər sürətlidir ki, yeni nəsil mikroprosessorların dizaynı hətta çoxsaylı insan resursları üçün artıq çətinləşib. Bu səbəbdən qabaqcıl kompüter proqramları və superkompüterlər kompüterlərin, o cümlədən “super” prefiksinin inkişafında getdikcə aparıcı rol oynayırlar.

3. Yapon superkompüteri

Əczaçılıq şirkətləri kompüter supergücləri sayəsində tezliklə tam fəaliyyət göstərə biləcəklər çox sayda insan genomunu emal edir, müxtəlif xəstəliklər üçün yeni dərmanlar və müalicə vasitələri yaratmağa kömək edəcək heyvanlar və bitkilər.

Hökumətlərin superkompüterlərin inkişafına bu qədər sərmayə qoymasının başqa bir səbəbi (əslində əsas səbəblərdən biridir). Daha səmərəli avtomobillər gələcək hərbi rəhbərlərə istənilən döyüş şəraitində aydın döyüş strategiyaları hazırlamağa kömək edəcək, daha effektiv silah sistemlərinin inkişafına imkan verəcək, potensial təhlükələri əvvəlcədən müəyyən etməkdə hüquq-mühafizə və kəşfiyyat orqanlarına dəstək verəcək.

Beyin simulyasiyası üçün kifayət qədər güc yoxdur

Yeni superkompüterlər bizə çoxdan məlum olan təbii superkompüterin - insan beyninin deşifrəsinə kömək etməlidir.

Beynəlxalq alimlər qrupu bu yaxınlarda beynin sinir əlaqələrinin modelləşdirilməsində mühüm yeni addımı təmsil edən alqoritm hazırlayıb. Yeni alqoritm YOXDURFrontiers in Neuroinformatics jurnalında dərc olunan açıq giriş sənədində təsvir edilən 100 milyard bir-birinə bağlı insan beyninin neyronlarını superkompüterlərdə simulyasiya edəcəyi gözlənilir. İşə Almaniyanın Jülich tədqiqat mərkəzinin, Norveç Həyat Elmləri Universitetinin, Axen Universitetinin, Yaponiyanın RIKEN İnstitutunun və Stokholmdakı KTH Kral Texnologiya İnstitutunun alimləri cəlb olunub.

2014-cü ildən bəri Almaniyanın Jülich Superkompüter Mərkəzində RIKEN və JUQUEEN superkompüterlərində insan beynindəki neyronların təxminən 1%-nin əlaqəsini simulyasiya edən irimiqyaslı neyron şəbəkə simulyasiyaları işləyir. Niyə yalnız bu qədər çox? Superkompüterlər bütün beyni simulyasiya edə bilərmi?

İsveçin KTH şirkətindən Susanne Kunkel izah edir.

Simulyasiya zamanı təxminən 100 insanın hamısına neyron fəaliyyət potensialı (qısa elektrik impulsları) göndərilməlidir. qovşaqlar adlanan kiçik kompüterlər, hər biri faktiki hesablamaları yerinə yetirən bir sıra prosessorlarla təchiz edilmişdir. Hər bir qovşaq bu impulslardan hansının bu qovşaqda mövcud olan virtual neyronlarla əlaqəli olduğunu yoxlayır.

4. Neyronların beyin əlaqələrinin modelləşdirilməsi, yəni. biz yalnız səyahətin başlanğıcındayıq (1%)

Aydındır ki, neyron başına bu əlavə bitlər üçün prosessorlar tərəfindən tələb olunan kompüter yaddaşının miqdarı neyron şəbəkəsinin ölçüsü ilə artır. Bütün insan beyninin 1% simulyasiyasından kənara çıxmaq (4) tələb edir XNUMX dəfə daha çox yaddaş Bu gün bütün superkompüterlərdə mövcud olandan daha çox. Buna görə də bütün beynin simulyasiyasını əldə etmək haqqında yalnız gələcək exascale superkompüterləri kontekstində danışmaq olardı. Növbəti nəsil NEST alqoritmi burada işləməlidir.

Dünyanın TOP-5 superkompüteri

1. Sanway TaihuLight – 93 PFLOPS superkompüteri 2016-cı ildə Çinin Wuxi şəhərində istifadəyə verilib. 2016-cı ilin iyun ayından o, dünyada ən yüksək hesablama gücünə malik superkompüterlərin TOP500 siyahısına başçılıq edir.

2. Tianhe-2 (Süd Yolu-2) Çində NUDT () tərəfindən hazırlanmış 33,86 PFLOPS hesablama gücünə malik superkompüterdir. 2013-cü ilin iyun ayından

2016-cı ilin iyun ayına qədər o, dünyanın ən sürətli superkompüteri idi.

3. Pease Dynt - Cray tərəfindən hazırlanmış dizayn, İsveçrə Milli Superkompüter Mərkəzində quraşdırılmışdır (). Bu yaxınlarda təkmilləşdirildi - Nvidia Tesla K20X sürətləndiriciləri yeniləri ilə əvəz olundu, Tesla P100, bu, 2017-ci ilin yayında hesablama gücünü 9,8-dən 19,6 PFLOPS-ə qədər artırmağa imkan verdi.

4. Gyokou ExaScaler və PEZY Computing tərəfindən hazırlanmış superkompüterdir. Yokohama Yer Elmləri İnstitutunun Dəniz Elmləri və Texnologiyaları üzrə Yaponiya Agentliyində (JAMSTEC) yerləşir; Yer simulyatoru ilə eyni mərtəbədə. Güc: 19,14 PFLOPs.

5. Titan Cray Inc. tərəfindən istehsal edilmiş 17,59 PFLOPS superkompüterdir. və 2012-ci ilin oktyabrında ABŞ-da Oak Ridge Milli Laboratoriyasında istifadəyə verilmişdir. 2012-ci ilin noyabrından 2013-cü ilin iyununa qədər Titan dünyanın ən sürətli superkompüteri idi. Hazırda beşinci yerdədir, lakin hələ də ABŞ-da ən sürətli superkompüterdir.

Onlar həmçinin kvantda üstünlük uğrunda yarışırlar

IBM hesab edir ki, yaxın beş ildə ənənəvi silikon çiplər əsasında superkompüterlər deyil, yayıma başlayacaq. Şirkətin tədqiqatçılarının fikrincə, sənaye kvant kompüterlərinin necə istifadə oluna biləcəyini yenicə anlamağa başlayır. Mühəndislərin cəmi beş il ərzində bu maşınlar üçün ilk əsas tətbiqləri kəşf edəcəyi gözlənilir.

Kvant kompüterləri adlı hesablama vahidindən istifadə edirlər kubitem. Adi yarımkeçiricilər məlumatı 1 və 0 ardıcıllığı şəklində təmsil edir, kubitlər isə kvant xassələrini nümayiş etdirir və eyni zamanda 1 və 0 kimi hesablamalar apara bilirlər. Bu o deməkdir ki, iki kubit eyni vaxtda 1-0, 1-1, 0-1 ardıcıllığını təmsil edə bilər. . ., 0-0. Hesablama gücü hər kubitlə eksponent olaraq artır, buna görə nəzəri olaraq cəmi 50 kubitlik kvant kompüteri dünyanın ən güclü superkompüterlərindən daha çox emal gücünə malik ola bilər.

D-Wave Systems artıq 2 ədəd olduğu deyilən kvant kompüterini satır. kubitlər. Lakin D-Wav nüsxələrie(5) mübahisəlidir. Bəzi tədqiqatçılar onlardan yaxşı istifadə etsələr də, onlar hələ də klassik kompüterləri geridə qoymayıblar və yalnız optimallaşdırma problemlərinin müəyyən sinifləri üçün faydalıdırlar.

5. D-Wave kvant kompüterləri

Bir neçə ay əvvəl Google Quantum AI Laboratoriyası 72 kubitlik yeni kvant prosessorunu nümayiş etdirdi. tük konusları (6). Ən azından bəzi problemlərin həllinə gəldikdə o, klassik superkompüteri üstələməklə tezliklə “kvant üstünlüyünə” nail ola bilər. Kvant prosessoru əməliyyatda kifayət qədər aşağı xəta dərəcəsi nümayiş etdirdikdə, o, dəqiq müəyyən edilmiş İT tapşırığı olan klassik superkompüterdən daha səmərəli ola bilər.

6. Bristlecone 72 qubit kvant prosessoru

Növbəti sırada Google prosessoru dayandı, çünki məsələn, yanvar ayında Intel özünün 49 kubitlik kvant sistemini elan etdi və daha əvvəl IBM 50 kubitlik versiyasını təqdim etdi. intel çipi, Uzun, başqa yollarla da innovativdir. Bu, insan beyninin necə öyrəndiyini və anladığını təqlid etmək üçün hazırlanmış ilk "neyromorfik" inteqral sxemdir. O, "tam funksionaldır" və bu ilin sonunda tədqiqat tərəfdaşları üçün əlçatan olacaq.

Lakin, bu, yalnız başlanğıcdır, çünki silikon canavarlarla mübarizə aparmaq üçün sizə z lazımdır. milyonlarla kubit. Delftdəki Hollandiya Texniki Universitetində bir qrup alim ümid edir ki, belə miqyas əldə etməyin yolu kvant kompüterlərində silisiumdan istifadə etməkdir, çünki onların üzvləri proqramlaşdırıla bilən kvant prosessoru yaratmaq üçün silisiumdan necə istifadə olunacağına dair bir həll tapıblar.

“Nature” jurnalında dərc olunan araşdırmada Hollandiya komandası mikrodalğalı enerjidən istifadə edərək tək bir elektronun fırlanmasına nəzarət edib. Silikonda elektron eyni anda yuxarı və aşağı fırlanır və onu yerində saxlayır. Buna nail olduqdan sonra komanda iki elektronu birləşdirdi və onları kvant alqoritmlərini işlətmək üçün proqramlaşdırdı.

Silikon əsasında yaratmaq mümkün idi iki bitlik kvant prosessoru.

Araşdırmanın müəlliflərindən biri olan doktor Tom Watson BBC-yə izahat verib. Watson və komandası daha çox elektronu birləşdirə bilsələr, bu, üsyana səbəb ola bilər. qubit prosessorlarıbu, bizi gələcəyin kvant kompüterlərinə bir addım da yaxınlaşdıracaq.

- Kim tam işlək bir kvant kompüteri qurarsa, dünyanı idarə edəcək Sinqapur Milli Universitetinin əməkdaşı və Milli Kvant Texnologiyaları Mərkəzinin baş müstəntiqi Manas Mukherci bu yaxınlarda müsahibəsində belə deyib. Ən böyük texnologiya şirkətləri və tədqiqat laboratoriyaları arasındakı yarış hazırda sözdə diqqət mərkəzindədir kvant üstünlüyü, bir kvant kompüterinin ən qabaqcıl müasir kompüterlərin təklif edə biləcəyi hər şeydən daha çox hesablamalar apara biləcəyi nöqtə.

Google, IBM və Intel-in nailiyyətlərinə dair yuxarıda göstərilən nümunələr göstərir ki, bu sahədə ABŞ (və deməli, dövlət) şirkətləri üstünlük təşkil edir. Lakin bu yaxınlarda Çinin Alibaba Cloud şirkəti alimlərə yeni kvant alqoritmlərini sınaqdan keçirməyə imkan verən 11 kubitlik prosessor əsaslı bulud hesablama platformasını buraxdı. Bu o deməkdir ki, Çin kvant hesablama blokları sahəsində də armudları küllə örtmür.

Bununla belə, kvant superkompüterlərinin yaradılması səyləri yeni imkanlara həvəslə yanaşır, həm də mübahisələrə səbəb olur.

Bir neçə ay əvvəl Moskvada Kvant Texnologiyaları üzrə Beynəlxalq Konfrans zamanı Rusiya Kvant Mərkəzindən, eyni zamanda Kanadanın Kalqari Universitetinin fizika professoru Aleksandr Lvovski (7) kvant kompüterlərinin məhvetmə vasitəsidiryaratmadan.

7. Professor Aleksandr Lvovski

O nə demək istəyirdi? İlk növbədə rəqəmsal təhlükəsizlik. Hazırda internet üzərindən ötürülən bütün həssas rəqəmsal məlumatlar maraqlı tərəflərin məxfiliyini qorumaq üçün şifrələnir. Biz artıq hakerlərin şifrələməni pozaraq bu məlumatları ələ keçirə biləcəyi halları görmüşük.

Lvovun sözlərinə görə, kvant kompüterinin meydana çıxması kibercinayətkarların işini yalnız asanlaşdıracaq. Bu gün məlum olan heç bir şifrələmə vasitəsi özünü real kvant kompüterinin emal gücündən qoruya bilməz.

Tibbi qeydlər, maliyyə məlumatları və hətta hökumətlərin və hərbi təşkilatların sirləri bir tavada olacaq, bu da Lvovskinin qeyd etdiyi kimi, yeni texnologiyanın bütün dünya nizamını təhdid edə biləcəyi mənasını verəcəkdir. Digər ekspertlər hesab edir ki, rusların qorxuları əsassızdır, çünki real kvant superkompüterinin yaradılması da imkan verəcəkdir. kvant kriptoqrafiyasına başlayır, sarsılmaz hesab olunur.

Başqa bir yanaşma

Ənənəvi kompüter texnologiyaları və kvant sistemlərinin inkişafı ilə yanaşı, müxtəlif mərkəzlər gələcəyin superkompüterlərinin yaradılmasının digər üsulları üzərində işləyirlər.

Amerikanın DARPA agentliyi alternativ kompüter dizayn həlləri üçün altı mərkəzi maliyyələşdirir. Müasir maşınlarda istifadə edilən arxitektura şərti olaraq deyilir fon Neumann memarlığıOh, onun artıq yetmiş yaşı var. Müdafiə təşkilatının universitet tədqiqatçılarına verdiyi dəstək, böyük həcmdə məlumatların idarə edilməsinə hər zamankindən daha ağıllı bir yanaşma inkişaf etdirmək məqsədi daşıyır.

Buferləşdirmə və paralel hesablama Bu komandaların üzərində işlədiyi yeni metodlardan bəzi nümunələr. Başqa ADA (), modulları olan CPU və yaddaş komponentlərini ana platada birləşdirmək məsələləri ilə məşğul olmaqdansa, onları bir montaja çevirərək proqramların işlənməsini asanlaşdırır.

Keçən il İngiltərə və Rusiyadan olan tədqiqatçılar qrupu bu növü müvəffəqiyyətlə nümayiş etdirdi "Sehrli toz"bunlardan ibarətdir işıq və maddə - nəticə etibarı ilə "performans" baxımından hətta ən güclü superkompüterlərdən də üstündür.

Böyük Britaniyanın Kembric, Sauthempton və Kardiff universitetlərinin və Rusiyanın Skolkovo İnstitutunun alimləri kvant hissəciklərindən istifadə ediblər. polaritonlarişıq və maddə arasında bir şey kimi müəyyən edilə bilər. Bu, kompüter hesablamalarına tamamilə yeni bir yanaşmadır. Alimlərin fikrincə, o, hazırda həll olunmayan sualları - biologiya, maliyyə və kosmosa səyahət kimi müxtəlif sahələrdə həll etməyə qadir olan yeni tipli kompüterin əsasını təşkil edə bilər. Tədqiqatın nəticələri Nature Materials jurnalında dərc olunub.

Unutmayın ki, müasir superkompüterlər problemlərin yalnız kiçik bir hissəsini həll edə bilər. Hətta hipotetik bir kvant kompüteri, nəhayət qurulsa, ən mürəkkəb problemlərin həlli üçün ən yaxşı halda kvadratik sürəti təmin edəcəkdir. Bu arada, "pəri tozu" yaradan polaritonlar lazer şüaları ilə qalium, arsen, indium və alüminium atomlarının təbəqələrini aktivləşdirərək yaradılır.

Bu təbəqələrdəki elektronlar müəyyən rəngli işığı udur və yayırlar. Polaritonlar elektronlardan on min dəfə yüngüldür və maddənin yeni bir vəziyyətinə səbəb olmaq üçün kifayət qədər sıxlığa çata bilər. Bose-Einstein kondensatı (səkkiz). Ondakı polaritonların kvant fazaları sinxronlaşdırılır və fotolüminessensiya ölçmələri ilə aşkarlana bilən vahid makroskopik kvant obyekti əmələ gətirir.

8. Bose-Einstein kondensatını göstərən süjet

Məlum olub ki, bu xüsusi vəziyyətdə bir polariton kondensatı kvant kompüterlərini təsvir edərkən qeyd etdiyimiz optimallaşdırma problemini qubit əsaslı prosessorlardan daha səmərəli şəkildə həll edə bilər. Britaniya-Rusiya tədqiqatlarının müəllifləri göstərmişlər ki, qütblər kondensasiya olunduqca onların kvant fazaları kompleks funksiyanın mütləq minimumuna uyğun olan konfiqurasiyada düzülür.

Nature Materials həmmüəllifi, "Biz mürəkkəb problemlərin həlli üçün polariton sahələrinin potensialını araşdırmağın başlanğıcındayıq" yazır. Pavlos Lagoudakis, Southampton Universitetinin Hibrid Fotonik Laboratoriyasının rəhbəri. "Hazırda əsas emal gücünü sınayarkən cihazımızı yüzlərlə qovşaqlara qədər genişləndiririk."

İşığın və maddənin incə kvant fazaları dünyasından edilən bu təcrübələrdə hətta kvant prosessorları da yöndəmsiz və reallıqla möhkəm bağlı bir şey kimi görünür. Gördüyünüz kimi, elm adamları təkcə sabahın superkompüterləri və sabahkı günün maşınları üzərində işləmir, həm də sabahdan o biri gün nə olacağını artıq planlaşdırırlar.

Bu nöqtədə exascale-ə çatmaq olduqca çətin olacaq, sonra flop miqyasında növbəti mərhələlər haqqında düşünəcəksiniz (9). Təxmin etdiyiniz kimi, sadəcə prosessorlar və yaddaş əlavə etmək kifayət deyil. Elm adamlarına inansaq, belə güclü hesablama gücünə nail olmaq bizə xərçəngin deşifrə edilməsi və ya astronomik məlumatların təhlili kimi bizə məlum olan meqaproblemləri həll etməyə imkan verəcək.

9. Superkompüterlərin gələcəyi

Sualı cavabla uyğunlaşdırın

Növbəti nədir?

Yaxşı, kvant kompüterləri vəziyyətində, onlardan nə üçün istifadə edilməli olduğuna dair suallar yaranır. Köhnə deyimlərə görə, kompüterlər onsuz mövcud olmayan problemləri həll edir. Beləliklə, yəqin ki, ilk növbədə bu futuristik supermaşınları yaratmalıyıq. Sonra problemlər öz-özünə yaranacaq.

Kvant kompüterləri hansı sahələrdə faydalı ola bilər?

Süni intellekt. AI () təcrübə yolu ilə öyrənmə prinsipi üzərində işləyir, bu, rəy alındıqca və kompüter proqramı "ağıllı" olana qədər getdikcə daha dəqiq olur. Rəy bir sıra mümkün variantların ehtimallarının hesablanmasına əsaslanır. Biz artıq bilirik ki, Lockheed Martin, məsələn, D-Wave kvant kompüterindən avtopilot proqramını sınaqdan keçirmək üçün istifadə etməyi planlaşdırır ki, bu da hazırda klassik kompüterlər üçün çox mürəkkəbdir, Google isə avtomobilləri görməli yerlərdən fərqləndirə bilən proqram təminatı hazırlamaq üçün kvant kompüterindən istifadə edir. .

Molekulyar modelləşdirmə. Kvant kompüterləri sayəsində kimyəvi reaksiyalar üçün optimal konfiqurasiyaları axtararaq molekulyar qarşılıqlı təsirləri dəqiq modelləşdirmək mümkün olacaq. Kvant kimyası o qədər mürəkkəbdir ki, müasir rəqəmsal kompüterlər yalnız ən sadə molekulları analiz edə bilir. Kimyəvi reaksiyalar təbiətdə kvantdır, çünki onlar bir-birini üst-üstə düşən çox dolaşıq kvant vəziyyətləri yaradır, beləliklə, tam inkişaf etmiş kvant kompüterləri hətta ən mürəkkəb prosesləri belə asanlıqla qiymətləndirə bilər. Google artıq bu sahədə inkişaflara malikdir - onlar hidrogen molekulunu modelləşdiriblər. Nəticə günəş panellərindən tutmuş dərmanlara qədər daha səmərəli məhsullar olacaq.

Kriptoqrafiya. Bu gün təhlükəsizlik sistemləri səmərəli ilkin nəsildən asılıdır. Rəqəmsal kompüterlərlə buna hər bir mümkün amili axtarmaqla nail olmaq olar, lakin bunun üçün tələb olunan çox vaxt “kodların pozulması”nı baha başa gəlir və praktiki cəhətdən mümkünsüz edir. Eyni zamanda, kvant kompüterləri bunu rəqəmsal maşınlardan daha səmərəli şəkildə həyata keçirə bilər, yəni bugünkü təhlükəsizlik üsulları tezliklə köhnələcək. Kvant dolaşmasının bir istiqamətli təbiətindən faydalanmaq üçün inkişaf etdirilən perspektivli kvant şifrələmə üsulları da mövcuddur. Şəhərdaxili şəbəkələr artıq bir neçə ölkədə nümayiş etdirilib və Çin alimləri bu yaxınlarda orbitdəki “kvant” peykindən dolaşmış fotonları uğurla Yerə üç ayrı baza stansiyasına göndərdiklərini elan ediblər.

Maliyyə modelləşdirmə. Müasir bazarlar mövcud olan ən mürəkkəb sistemlərdən biridir. Onların təsviri və nəzarəti üçün elmi-riyazi aparat işlənib hazırlansa da, elmi fənlər arasında əsaslı fərq səbəbindən bu cür fəaliyyətlərin effektivliyi hələ də xeyli dərəcədə qeyri-kafidir: təcrübələrin aparılması üçün idarə olunan mühit yoxdur. Bu problemi həll etmək üçün investorlar və analitiklər kvant hesablamalarına müraciət ediblər. Dərhal faydalardan biri, kvant kompüterlərinə xas olan təsadüfiliyin maliyyə bazarlarının stokastik təbiətinə uyğun olmasıdır. İnvestorlar çox vaxt təsadüfi yaradılan çoxlu ssenarilərdə nəticələrin paylanmasını qiymətləndirmək istəyirlər.

Hava proqnozu. NOAA-nın baş iqtisadçısı Rodney F. Weiher iddia edir ki, ABŞ ÜDM-nin demək olar ki, 30%-i (6 trilyon dollar) birbaşa və ya dolayısı ilə havadan asılıdır. qida istehsalı, daşınması və pərakəndə satışı üçün. Beləliklə, auranı daha yaxşı proqnozlaşdırmaq qabiliyyəti təbii fəlakətlərdən qorunmaq üçün ayrılan daha uzun vaxtdan başqa bir çox sahələrdə çox faydalı olardı. Böyük Britaniyanın milli meteorologiya qolu olan Met Office, 2020-ci ildən etibarən həll etməli olacağı güc və miqyaslılıq ehtiyaclarını ödəmək üçün bu cür yeniliklərə artıq investisiya qoymağa başlayıb və özünün böyük hesablama ehtiyacları haqqında hesabat dərc edib.

Hissəciklər fizikası. Bərk hissəciklərin fizikası modelləri çox vaxt ədədi simulyasiyalar üçün çoxlu hesablama vaxtı tələb edən son dərəcə mürəkkəb, mürəkkəb həllərdir. Bu, onları kvant hesablamaları üçün ideal hala gətirir və elm adamları artıq bundan istifadə ediblər. İnnsbruk Universitetinin və Kvant Optikası və Kvant İnformasiyası İnstitutunun (IQOQI) tədqiqatçıları bu yaxınlarda bu simulyasiyanı həyata keçirmək üçün proqramlaşdırıla bilən kvant sistemindən istifadə ediblər. “Nature” jurnalında dərc olunan nəşrə görə, qrup ionların hər hansı kompüter hesablamasının əsas addımları olan məntiqi əməliyyatları yerinə yetirdiyi kvant kompüterinin sadə versiyasından istifadə edib. Simulyasiya təsvir olunan fizikanın real təcrübələri ilə tam uyğunluq göstərdi. nəzəri fizik Peter Zoller deyir. -