Horizonti i të parëve - dhe më gjerë ...

Nga njëra anë, ato duhet të na ndihmojnë të mposhtim kancerin, të parashikojmë me saktësi motin dhe të zotërojmë shkrirjen bërthamore. Nga ana tjetër, ekziston frika se do të shkaktojnë shkatërrim global ose do të skllavëruar njerëzimin. Megjithatë, për momentin, përbindëshat llogaritës nuk janë ende në gjendje të bëjnë të mirën e madhe dhe të keqen universale në të njëjtën kohë.

Në vitet '60, kompjuterët më efikasë kishin fuqinë megaflops (miliona operacione me pikë lundruese në sekondë). Kompjuteri i parë me fuqi përpunuese sipër 1 GFLOPS (gigaflops) ishte Cray 2, prodhuar nga Cray Research në 1985. Modeli i parë me fuqi përpunuese mbi 1 TFLOPS (teraflops) ishte ASCI Kuqe, krijuar nga Intel në 1997. Fuqia 1 PFLOPS (petaflops) është arritur Udhëtar, lëshuar nga IBM në 2008.

Rekordi aktual i fuqisë kompjuterike i përket Sunway TaihuLight kineze dhe është 9 PFLOPS.

Edhe pse, siç mund ta shihni, makinat më të fuqishme nuk kanë arritur ende qindra petaflops, gjithnjë e më shumë sistemet ekzaskalenë të cilën duhet të merret parasysh fuqia ekzaflopsach (EFLOPS), d.m.th. rreth më shumë se 1018 operacione në sekondë. Sidoqoftë, dizajne të tilla janë ende vetëm në fazën e projekteve të shkallëve të ndryshme të sofistikimit.

REDUKIME (, operacionet me pikë lundruese për sekondë) është një njësi e fuqisë llogaritëse e përdorur kryesisht në aplikime shkencore. Është më i gjithanshëm se blloku MIPS i përdorur më parë, që nënkupton numrin e udhëzimeve të procesorit për sekondë. Një flop nuk është një SI, por mund të interpretohet si një njësi prej 1/s.

Ju duhet një ekzapeshë për kancerin

Një exaflops, ose një mijë petaflops, është më shumë se të gjithë XNUMX superkompjuterët më të mirë të kombinuar. Shkencëtarët shpresojnë se një gjeneratë e re makinerish me një fuqi të tillë do të sjellë përparime në fusha të ndryshme.

Fuqia llogaritëse Exascale e kombinuar me teknologjitë e mësimit të makinerive që avancohen me shpejtësi duhet të ndihmojë, për shembull, më në fund thyej kodin e kancerit. Sasia e të dhënave që duhet të kenë mjekët për të diagnostikuar dhe trajtuar kancerin është aq e madhe saqë është e vështirë për kompjuterët konvencionale të përballojnë këtë detyrë. Në një studim tipik të biopsisë së tumorit, merren më shumë se 8 milionë matje, gjatë të cilave mjekët analizojnë sjelljen e tumorit, përgjigjen e tij ndaj trajtimit farmakologjik dhe efektin në trupin e pacientit. Ky është një oqean i vërtetë i të dhënave.

tha Rick Stevens nga Laboratori Argonne i Departamentit të Energjisë të SHBA-së (DOE). -

Duke kombinuar kërkimin mjekësor me fuqinë kompjuterike, shkencëtarët po punojnë për të Sistemi i rrjetit nervor CANDLE (). Kjo ju lejon të parashikoni dhe zhvilloni një plan trajtimi të përshtatur për nevojat individuale të çdo pacienti. Kjo do t'i ndihmojë shkencëtarët të kuptojnë bazën molekulare të ndërveprimeve kryesore të proteinave, të zhvillojnë modele parashikuese të reagimit ndaj ilaçeve dhe të sugjerojnë strategji optimale të trajtimit. Argonne beson se sistemet ekzaskale do të jenë në gjendje të ekzekutojnë aplikacionin CANDLE 50 deri në 100 herë më shpejt se supermakinat më të fuqishme të njohura sot.

Prandaj, ne mezi presim shfaqjen e superkompjuterëve ekzaskalë. Megjithatë, versionet e para nuk do të shfaqen domosdoshmërisht në SHBA. Sigurisht që SHBA-të janë në garë për t'i krijuar ato dhe qeveria vendore në një projekt të njohur si agim bashkëpunon me AMD, IBM, Intel dhe Nvidia, duke u përpjekur të kalojë përpara konkurrentët e huaj. Megjithatë, kjo nuk pritet të ndodhë para vitit 2021. Ndërkohë, në janar 2017, ekspertët kinezë njoftuan krijimin e një prototipi ekzascale. Një model plotësisht funksional i këtij lloji të njësisë llogaritëse është − tianhe-3 - megjithatë, nuk ka gjasa që të jetë gati në vitet e ardhshme.

Kinezët mbahen fort

Fakti është se që nga viti 2013, zhvillimet kineze kanë kryesuar listën e kompjuterëve më të fuqishëm në botë. Ai dominoi prej vitesh tianhe-2dhe tani pëllëmba i përket të përmendurve Sunway TaihuLight. Besohet se këto dy makina më të fuqishme në Mbretërinë e Mesme janë shumë më të fuqishme se të gjithë njëzet e një superkompjuterët në Departamentin e Energjisë të SHBA-së.

Shkencëtarët amerikanë, natyrisht, duan të rifitojnë pozitën udhëheqëse që mbanin pesë vjet më parë dhe po punojnë në një sistem që do t'u mundësojë ta bëjnë këtë. Është duke u ndërtuar në Laboratorin Kombëtar Oak Ridge në Tenesi. Samiti (2), një superkompjuter i planifikuar për t'u vënë në punë më vonë këtë vit. Ajo tejkalon fuqinë e Sunway TaihuLight. Ai do të përdoret për të testuar dhe zhvilluar materiale të reja që janë më të forta dhe më të lehta, për të simuluar brendësinë e Tokës duke përdorur valë akustike dhe për të mbështetur projektet e astrofizikës që hetojnë origjinën e universit.

2. Plani hapësinor i superkompjuterit të Samitit

Në Laboratorin Kombëtar të përmendur Argonne, shkencëtarët së shpejti planifikojnë të ndërtojnë një pajisje edhe më të shpejtë. I njohur si A21Performanca pritet të arrijë në 200 petaflops.

Edhe Japonia po merr pjesë në garën e superkompjuterëve. Edhe pse kohët e fundit është lënë disi në hije nga rivaliteti SHBA-Kinë, është ky vend që planifikon të nisë Sistemi ABKI (), duke ofruar 130 petaflops fuqi. Japonezët shpresojnë që një superkompjuter i tillë mund të përdoret për të zhvilluar AI (inteligjencë artificiale) ose mësim të thellë.

Ndërkohë, Parlamenti Evropian sapo ka vendosur të ndërtojë një superkompjuter miliardë eurosh. Ky përbindësh kompjuterik do të fillojë punën e tij për qendrat kërkimore të kontinentit tonë në kapërcyellin e 2022 dhe 2023. Makina do të ndërtohet brenda Projekti EuroGPKdhe ndërtimi i tij do të financohet nga Shtetet Anëtare – kështu që Polonia do të marrë pjesë gjithashtu në këtë projekt. Fuqia e tij e parashikuar zakonisht quhet "pre-ekzashkallë".

Deri më tani, sipas renditjes së vitit 2017, nga pesëqind superkompjuterët më të shpejtë në botë, Kina ka 202 makina të tilla (40%), ndërsa Amerika kontrollon 144 (29%).

Kina përdor gjithashtu 35% të fuqisë kompjuterike në botë krahasuar me 30% në SHBA. Vendet e radhës me më shumë superkompjuterë në listë janë Japonia (35 sisteme), Gjermania (20), Franca (18) dhe Britania e Madhe (15). Vlen të përmendet se, pavarësisht nga vendi i origjinës, të pesëqind superkompjuterët më të fuqishëm përdorin versione të ndryshme të Linux ...

Ata projektojnë vetë

Superkompjuterët janë tashmë një mjet i vlefshëm që mbështet industritë e shkencës dhe teknologjisë. Ato u mundësojnë studiuesve dhe inxhinierëve të bëjnë përparim të qëndrueshëm (dhe ndonjëherë edhe kërcime të mëdha përpara) në fusha të tilla si biologjia, parashikimi i motit dhe klimës, astrofizika dhe armët bërthamore.

Pjesa tjetër varet nga fuqia e tyre. Gjatë dekadave të ardhshme, përdorimi i superkompjuterëve mund të ndryshojë ndjeshëm situatën ekonomike, ushtarake dhe gjeopolitike të atyre vendeve që kanë akses në këtë lloj infrastrukture të fundit.

Progresi në këtë fushë është aq i shpejtë sa që dizajni i gjeneratave të reja të mikroprocesorëve tashmë është bërë shumë i vështirë edhe për burime të shumta njerëzore. Për këtë arsye, softuerët e avancuar kompjuterik dhe superkompjuterët po luajnë gjithnjë e më shumë një rol udhëheqës në zhvillimin e kompjuterëve, duke përfshirë edhe ata me prefiksin "super".

3. Superkompjuter japonez

Kompanitë farmaceutike së shpejti do të jenë në gjendje të operojnë plotësisht falë superfuqive kompjuterike duke përpunuar një numër të madh të gjenomeve njerëzore, kafshë dhe bimë që do të ndihmojnë në krijimin e ilaçeve dhe trajtimeve të reja për sëmundje të ndryshme.

Një tjetër arsye (në fakt një nga kryesoret) pse qeveritë po investojnë kaq shumë në zhvillimin e superkompjuterëve. Automjetet më efikase do të ndihmojnë udhëheqësit e ardhshëm ushtarakë të zhvillojnë strategji të qarta luftarake në çdo situatë luftarake, të lejojnë zhvillimin e sistemeve më efektive të armëve dhe të mbështesin zbatimin e ligjit dhe agjencitë e inteligjencës në identifikimin e kërcënimeve të mundshme paraprakisht.

Nuk ka fuqi të mjaftueshme për simulimin e trurit

Superkompjuterët e rinj duhet të ndihmojnë në deshifrimin e superkompjuterit natyror të njohur prej nesh prej kohësh - trurit të njeriut.

Një ekip ndërkombëtar shkencëtarësh ka zhvilluar së fundmi një algoritëm që përfaqëson një hap të ri të rëndësishëm në modelimin e lidhjeve nervore të trurit. I ri JO algoritëm, i përshkruar në një dokument me akses të hapur të botuar në Frontiers in Neuroinformatics, pritet të simulojë 100 miliardë neurone të ndërlidhura të trurit të njeriut në superkompjuterë. Shkencëtarët nga qendra kërkimore gjermane Jülich, Universiteti Norvegjez i Shkencave të Jetës, Universiteti i Aachen, Instituti Japonez RIKEN dhe Instituti Mbretëror i Teknologjisë KTH në Stokholm u përfshinë në punë.

Që nga viti 2014, simulimet e rrjeteve nervore në shkallë të gjerë janë duke u ekzekutuar në superkompjuterët RIKEN dhe JUQUEEN në Qendrën Superkompjuterike Jülich në Gjermani, duke simuluar lidhjet e afërsisht 1% të neuroneve në trurin e njeriut. Pse vetëm kaq shumë? A mund të simulojnë superkompjuterët të gjithë trurin?

Susanne Kunkel nga kompania suedeze KTH shpjegon.

Gjatë simulimit, një potencial veprimi i neuronit (impulse të shkurtra elektrike) duhet t'u dërgohet afërsisht të gjithë 100 njerëzve. kompjuterë të vegjël, të quajtur nyje, secili i pajisur me një numër procesorësh që kryejnë llogaritjet aktuale. Çdo nyje kontrollon se cilat nga këto impulse janë të lidhura me neuronet virtuale që ekzistojnë në këtë nyje.

4. Modelimi i lidhjeve të trurit të neuroneve, d.m.th. jemi vetëm në fillim të udhëtimit (1%)

Natyrisht, sasia e memories së kompjuterit që kërkohet nga procesorët për këto pjesë shtesë për neuron rritet me madhësinë e rrjetit nervor. Për të shkuar përtej simulimit 1% të të gjithë trurit të njeriut (4) do të duhej XNUMX herë më shumë memorie sesa ajo që disponohet sot në të gjithë superkompjuterët. Prandaj, do të ishte e mundur të flitej për marrjen e një simulimi të të gjithë trurit vetëm në kontekstin e superkompjuterëve ekzaskalë të ardhshëm. Këtu duhet të funksionojë algoritmi i gjeneratës së ardhshme NEST.

TOP-5 superkompjuterët në botë

1. Sanway TaihuLight – Një superkompjuter 93 PFLOPS i lançuar në vitin 2016 në Wuxi, Kinë. Që nga qershori 2016, ai ka kryesuar listën TOP500 të superkompjuterëve me fuqinë më të lartë informatike në botë.

2. Tianhe-2 (Rruga e Qumështit-2) është një superkompjuter me një fuqi llogaritëse prej 33,86 PFLOPS i ndërtuar nga NUDT () në Kinë. Që nga qershori 2013

deri në qershor 2016, ishte superkompjuteri më i shpejtë në botë.

3. Pease Dynt - një dizajn i zhvilluar nga Cray, i instaluar në Qendrën Kombëtare të Superkompjuterit Zviceran (). Kohët e fundit është përmirësuar - Përshpejtuesit Nvidia Tesla K20X u zëvendësuan me të rinj, Tesla P100, të cilat bënë të mundur rritjen e fuqisë llogaritëse nga 2017 në 9,8 PFLOPS në verën e 19,6.

4. Gyokou është një superkompjuter i zhvilluar nga ExaScaler dhe PEZY Computing. E vendosur në Agjencinë Japoneze për Shkencën dhe Teknologjinë Detare (JAMSTEC) të Institutit të Gjeoshkencave në Yokohama; në të njëjtin kat me simulatorin e Tokës. Fuqia: 19,14 PFLOPs.

5. Titanium është një superkompjuter 17,59 PFLOPS i prodhuar nga Cray Inc. dhe u lançua në tetor 2012 në Laboratorin Kombëtar Oak Ridge në Shtetet e Bashkuara. Nga nëntori 2012 deri në qershor 2013, Titan ishte superkompjuteri më i shpejtë në botë. Aktualisht është në vendin e pestë, por është ende superkompjuteri më i shpejtë në SHBA.

Ata gjithashtu konkurrojnë për epërsi në kuantike

IBM beson se në pesë vitet e ardhshme, jo superkompjuterët e bazuar në çipa tradicionale silikoni, por do të fillojnë transmetimin. Industria sapo ka filluar të kuptojë se si mund të përdoren kompjuterët kuantikë, sipas studiuesve të kompanisë. Inxhinierët pritet të zbulojnë aplikimet e para të mëdha për këto makina në vetëm pesë vjet.

Kompjuterët kuantikë përdorin një njësi llogaritëse të quajtur kubitem. Gjysmëpërçuesit e zakonshëm paraqesin informacion në formën e sekuencave 1 dhe 0, ndërsa kubitët shfaqin veti kuantike dhe mund të kryejnë njëkohësisht llogaritjet si 1 dhe 0. Kjo do të thotë se dy kubit mund të përfaqësojnë njëkohësisht sekuencat 1-0, 1-1, 0-1 . ., 0-0. Fuqia llogaritëse rritet në mënyrë eksponenciale me çdo kubit, kështu që teorikisht një kompjuter kuantik me vetëm 50 kubit mund të ketë më shumë fuqi përpunuese se superkompjuterët më të fuqishëm në botë.

D-Wave Systems tashmë po shet një kompjuter kuantik, prej të cilëve thuhet se janë 2. kubit. Megjithatë Kopje D-Wave(5) janë të diskutueshme. Megjithëse disa studiues i kanë vënë në përdorim të mirë, ata ende nuk i kanë tejkaluar kompjuterët klasikë dhe janë të dobishëm vetëm për klasa të caktuara të problemeve të optimizimit.

5. Kompjuterët kuantikë me valë D

Disa muaj më parë, Google Quantum AI Lab tregoi një procesor të ri kuantik 72 kubit të quajtur kone me qime (6). Së shpejti mund të arrijë "supremacinë kuantike" duke tejkaluar një superkompjuter klasik, të paktën kur bëhet fjalë për zgjidhjen e disa problemeve. Kur një procesor kuantik demonstron një shkallë gabimi mjaft të ulët në funksionim, ai mund të jetë më efikas se një superkompjuter klasik me një detyrë IT të përcaktuar mirë.

6. Procesor kuantik Bristlecone 72 kubit

Më pas në radhë ishte procesori Google, sepse në janar, për shembull, Intel njoftoi sistemin e vet kuantik 49-kubit dhe më herët IBM prezantoi një version 50-qubit. çipi intel, Loihi, është inovativ edhe në mënyra të tjera. Është qarku i parë i integruar "neuromorfik" i krijuar për të imituar mënyrën se si truri i njeriut mëson dhe kupton. Ai është "plotësisht funksional" dhe do të jetë i disponueshëm për partnerët kërkimorë më vonë këtë vit.

Sidoqoftë, ky është vetëm fillimi, sepse për të qenë në gjendje të përballeni me përbindëshat e silikonit, ju duhet z miliona kubit. Një grup shkencëtarësh në Universitetin Teknik Hollandez në Delft shpresojnë se mënyra për të arritur një shkallë të tillë është përdorimi i silikonit në kompjuterët kuantikë, sepse anëtarët e tyre kanë gjetur një zgjidhje se si të përdorin silikonin për të krijuar një procesor kuantik të programueshëm.

Në studimin e tyre, të botuar në revistën Nature, ekipi holandez kontrolloi rrotullimin e një elektroni të vetëm duke përdorur energjinë e mikrovalës. Në silikon, elektroni do të rrotullohej lart e poshtë në të njëjtën kohë, duke e mbajtur atë në vend. Pasi u arrit kjo, ekipi lidhi dy elektrone së bashku dhe i programoi ato për të ekzekutuar algoritme kuantike.

Ishte e mundur të krijohej në bazë të silikonit procesor kuantik me dy bit.

Dr Tom Watson, një nga autorët e studimit, shpjegoi për BBC. Nëse Watson dhe ekipi i tij arrijnë të bashkojnë edhe më shumë elektrone, kjo mund të çojë në një rebelim. procesorë qubitkjo do të na sjellë një hap më afër kompjuterëve kuantikë të së ardhmes.

- Kushdo që ndërton një kompjuter kuantik plotësisht funksional do të sundojë botën Manas Mukherjee i Universitetit Kombëtar të Singaporit dhe hetuesi kryesor në Qendrën Kombëtare për Teknologjinë Kuantike tha së fundmi në një intervistë. Gara mes kompanive më të mëdha të teknologjisë dhe laboratorëve kërkimor aktualisht është e fokusuar në të ashtuquajturat supremacia kuantike, pika në të cilën një kompjuter kuantik mund të kryejë llogaritje përtej çdo gjëje që mund të ofrojnë kompjuterët më të avancuar modernë.

Shembujt e mësipërm të arritjeve të Google, IBM dhe Intel tregojnë se kompanitë nga Shtetet e Bashkuara (dhe rrjedhimisht edhe shteti) dominojnë në këtë fushë. Sidoqoftë, kohët e fundit, Alibaba Cloud i Kinës lëshoi ​​​​një platformë kompjuterike cloud të bazuar në procesor 11-kubit që lejon shkencëtarët të testojnë algoritme të reja kuantike. Kjo do të thotë se edhe Kina në fushën e blloqeve të informatikës kuantike nuk i mbulon dardhat me hi.

Megjithatë, përpjekjet për të krijuar superkompjuterë kuantikë nuk janë vetëm entuziaste për mundësitë e reja, por gjithashtu shkaktojnë polemika.

Disa muaj më parë, gjatë Konferencës Ndërkombëtare për Teknologjitë Kuantike në Moskë, Alexander Lvovsky (7) nga Qendra Kuantike Ruse, i cili është gjithashtu profesor i fizikës në Universitetin e Calgary në Kanada, tha se kompjuterët kuantikë mjet shkatërrimipa krijuar.

7. Profesor Aleksandër Lvovsky

Çfarë donte të thoshte? Para së gjithash, siguria dixhitale. Aktualisht, të gjitha informacionet e ndjeshme dixhitale të transmetuara në internet janë të koduara për të mbrojtur privatësinë e palëve të interesuara. Ne kemi parë tashmë raste kur hakerët mund të përgjonin këto të dhëna duke thyer enkriptimin.

Sipas Lvov, shfaqja e një kompjuteri kuantik vetëm sa do ta bëjë më të lehtë për kriminelët kibernetikë. Asnjë mjet kriptimi i njohur sot nuk mund të mbrohet nga fuqia përpunuese e një kompjuteri kuantik të vërtetë.

Të dhënat mjekësore, informacionet financiare, madje edhe sekretet e qeverive dhe organizatave ushtarake do të ishin të disponueshme në një tavë, që do të nënkuptonte, siç vëren Lvovsky, se teknologjia e re mund të kërcënojë të gjithë rendin botëror. Ekspertë të tjerë besojnë se frika e rusëve është e pabazë, pasi krijimi i një superkompjuteri të vërtetë kuantik do të lejojë gjithashtu të inicojë kriptografinë kuantike, konsiderohet i pathyeshëm.

Një tjetër qasje

Përveç teknologjive tradicionale kompjuterike dhe zhvillimit të sistemeve kuantike, qendra të ndryshme po punojnë në metoda të tjera për ndërtimin e superkompjuterëve të së ardhmes.

Agjencia amerikane DARPA financon gjashtë qendra për zgjidhje alternative të dizajnit kompjuterik. Arkitektura e përdorur në makinat moderne quhet në mënyrë konvencionale Arkitektura von NeumannOh, ai tashmë është shtatëdhjetë vjeç. Mbështetja e organizatës së mbrojtjes për studiuesit universitarë synon të zhvillojë një qasje më të zgjuar për trajtimin e sasive të mëdha të të dhënave se kurrë më parë.

Buferimi dhe llogaritja paralele Këtu janë disa shembuj të metodave të reja mbi të cilat po punojnë këto ekipe. Një tjetër ADA (), gjë që e bën më të lehtë zhvillimin e aplikacioneve duke konvertuar CPU-në dhe komponentët e memories me module në një asamble, në vend që të merren me çështjet e lidhjes së tyre në motherboard.

Vitin e kaluar, një ekip studiuesish nga Britania e Madhe dhe Rusia demonstruan me sukses këtë lloj "Pluhuri magjik"nga të cilat përbëhen dritës dhe lëndës - në fund të fundit superiore në "performancë" edhe ndaj superkompjuterëve më të fuqishëm.

Shkencëtarët nga universitetet britanike të Kembrixhit, Southampton dhe Cardiff dhe Instituti Rus Skolkovo kanë përdorur grimca kuantike të njohura si polaritonee cila mund të përkufizohet si diçka midis dritës dhe materies. Kjo është një qasje krejtësisht e re për informatikë kompjuterike. Sipas shkencëtarëve, ai mund të formojë bazën e një lloji të ri kompjuteri të aftë për të zgjidhur çështje aktualisht të pazgjidhshme - në fusha të ndryshme, si biologjia, financat dhe udhëtimet në hapësirë. Rezultatet e studimit janë publikuar në revistën Nature Materials.

Mos harroni se superkompjuterët e sotëm mund të trajtojnë vetëm një pjesë të vogël të problemeve. Edhe një kompjuter kuantik hipotetik, nëse ndërtohet përfundimisht, në rastin më të mirë do të sigurojë një shpejtësi kuadratike për zgjidhjen e problemeve më komplekse. Ndërkohë polaritonet që krijojnë “pluhurin e zanave” krijohen duke aktivizuar shtresat e atomeve të galiumit, arsenikut, indiumit dhe aluminit me rreze lazer.

Elektronet në këto shtresa thithin dhe lëshojnë dritë të një ngjyre specifike. Polaritonët janë dhjetë mijë herë më të lehta se elektronet dhe mund të arrijnë densitet të mjaftueshëm për të krijuar një gjendje të re të materies të njohur si Kondensata Bose-Einstein (tetë). Fazat kuantike të polaritoneve në të sinkronizohen dhe formojnë një objekt të vetëm makroskopik kuantik, i cili mund të zbulohet nga matjet e fotolumineshencës.

8. Skema që tregon një kondensatë Bose-Einstein

Rezulton se në këtë gjendje të veçantë, një kondensatë polaritoni mund të zgjidhë problemin e optimizimit që përmendëm kur përshkruajmë kompjuterët kuantikë në mënyrë shumë më efikase sesa procesorët e bazuar në kubit. Autorët e studimeve britaniko-ruse kanë treguar se ndërsa polaritonet kondensohen, fazat e tyre kuantike janë rregulluar në një konfigurim që korrespondon me minimumin absolut të një funksioni kompleks.

"Ne jemi në fillim të eksplorimit të potencialit të parcelave polaritone për zgjidhjen e problemeve komplekse," shkruan bashkëautori i Nature Materials Prof. Pavlos Lagoudakis, Shef i Laboratorit të Fotonikës Hibride në Universitetin e Southampton. "Aktualisht jemi duke e shkallëzuar pajisjen tonë në qindra nyje ndërsa testojmë fuqinë themelore të përpunimit."

Në këto eksperimente nga bota e fazave delikate kuantike të dritës dhe materies, edhe përpunuesit kuantikë duket se janë diçka e ngathët dhe e lidhur fort me realitetin. Siç mund ta shihni, shkencëtarët nuk po punojnë vetëm në superkompjuterët e së nesërmes dhe makinat e pasnesërmes, por ata tashmë po planifikojnë se çfarë do të ndodhë pasnesër.

Në këtë pikë arritja e ekzascale do të jetë mjaft sfidë, atëherë ju do të mendoni për momentet e ardhshme në shkallën flop (9). Siç mund ta keni marrë me mend, vetëm shtimi i procesorëve dhe memorjes nuk mjafton. Nëse do t'u besohet shkencëtarëve, arritja e një fuqie të tillë të fuqishme llogaritëse do të na lejojë të zgjidhim megaprobleme të njohura për ne, të tilla si deshifrimi i kancerit ose analizimi i të dhënave astronomike.

9. E ardhmja e superkompjuterëve

Përputhni pyetjen me përgjigjen

Çka më tej?

Epo, në rastin e kompjuterëve kuantikë, lindin pyetje se për çfarë duhet të përdoren. Sipas shprehjes së vjetër, kompjuterët zgjidhin probleme që nuk do të ekzistonin pa to. Pra, ne duhet të ndërtojmë së pari këto supermakina futuriste. Atëherë problemet do të lindin vetë.

Në cilat fusha mund të jenë të dobishëm kompjuterët kuantikë?

Inteligjence artificiale. AI () punon mbi parimin e të mësuarit përmes përvojës, i cili bëhet gjithnjë e më i saktë me marrjen e reagimeve dhe derisa programi kompjuterik të bëhet "i zgjuar". Feedback-u bazohet në llogaritjet e probabiliteteve të një numri opsionesh të mundshme. Ne tashmë e dimë se Lockheed Martin, për shembull, planifikon të përdorë kompjuterin e tij kuantik D-Wave për të testuar softuerin autopilot që aktualisht është shumë kompleks për kompjuterët klasikë, dhe Google po përdor një kompjuter kuantik për të zhvilluar softuer që mund të dallojë makinat nga pikat historike. .

Modelimi molekular. Falë kompjuterëve kuantikë, do të jetë e mundur të modelohen me saktësi ndërveprimet molekulare, duke kërkuar konfigurimet optimale për reaksionet kimike. Kimia kuantike është aq komplekse sa që kompjuterët modernë dixhitalë mund të analizojnë vetëm molekulat më të thjeshta. Reaksionet kimike janë të natyrës kuantike sepse ato krijojnë gjendje kuantike shumë të ngatërruara që mbivendosen me njëra-tjetrën, kështu që kompjuterët kuantikë plotësisht të zhvilluar mund të vlerësojnë lehtësisht edhe proceset më komplekse. Google tashmë ka zhvillime në këtë fushë - ata kanë modeluar molekulën e hidrogjenit. Rezultati do të jetë produkte më efikase, nga panelet diellore te ilaçet.

Kriptografia. Sistemet e sigurisë sot varen nga gjenerimi primar efikas. Kjo mund të arrihet me kompjuterët dixhitalë duke kërkuar për çdo faktor të mundshëm, por sasia e madhe e kohës që kërkohet për ta bërë këtë e bën "thyerjen e kodit" të kushtueshëm dhe jopraktik. Ndërkohë, kompjuterët kuantikë mund ta bëjnë këtë në mënyrë eksponenciale, në mënyrë më efikase sesa makinat dixhitale, që do të thotë se metodat e sotme të sigurisë së shpejti do të vjetërohen. Ekzistojnë gjithashtu metoda premtuese të enkriptimit kuantik që janë duke u zhvilluar për të përfituar nga natyra e njëanshme e ngatërresës kuantike. Rrjetet në mbarë qytetin janë demonstruar tashmë në disa vende dhe shkencëtarët kinezë njoftuan së fundmi se po dërgojnë me sukses fotone të ngatërruar nga një satelit "kuantik" orbital në tre stacione bazë të veçanta përsëri në Tokë.

Modelimi financiar. Tregjet moderne janë ndër sistemet më komplekse që ekzistojnë. Megjithëse aparati shkencor dhe matematikor për përshkrimin dhe kontrollin e tyre është zhvilluar, efektiviteti i aktiviteteve të tilla është ende kryesisht i pamjaftueshëm për shkak të ndryshimit thelbësor midis disiplinave shkencore: nuk ka një mjedis të kontrolluar në të cilin mund të kryhen eksperimente. Për të zgjidhur këtë problem, investitorët dhe analistët janë kthyer në llogaritjen kuantike. Një avantazh i menjëhershëm është se rastësia e natyrshme në kompjuterët kuantikë është në përputhje me natyrën stokastike të tregjeve financiare. Investitorët shpesh duan të vlerësojnë shpërndarjen e rezultateve në një numër shumë të madh skenarësh të krijuar në mënyrë rastësore.

Parashikimi i Motit. Kryeekonomisti i NOAA Rodney F. Weiher pohon se pothuajse 30% e PBB-së së SHBA (6 trilion dollarë) varet drejtpërdrejt ose tërthorazi nga moti. për prodhimin e ushqimit, transportin dhe shitjen me pakicë. Kështu, aftësia për të parashikuar më mirë atmosferën do të ishte shumë e dobishme në shumë fusha, për të mos përmendur kohën më të gjatë të caktuar për mbrojtjen nga fatkeqësitë natyrore. Krahu kombëtar meteorologjik i Mbretërisë së Bashkuar, Met Office, ka filluar tashmë të investojë në risi të tilla për të përmbushur nevojat e fuqisë dhe shkallëzueshmërisë që do të duhet të përballojë nga viti 2020 e tutje, dhe ka publikuar një raport mbi nevojat e veta kompjuterike ekzascale.

Fizika e grimcave. Modelet e fizikës së grimcave të ngurta janë shpesh zgjidhje jashtëzakonisht komplekse, të ndërlikuara që kërkojnë shumë kohë llogaritëse për simulimet numerike. Kjo i bën ato ideale për llogaritjen kuantike, dhe shkencëtarët tashmë e kanë kapitalizuar këtë. Studiuesit në Universitetin e Insbrukut dhe Institutit për Optikë Kuantike dhe Informacion Kuantik (IQOQI) kohët e fundit përdorën një sistem kuantik të programueshëm për të kryer këtë simulim. Sipas një botimi në Nature, grupi përdori një version të thjeshtë të një kompjuteri kuantik në të cilin jonet kryenin veprime logjike, hapat bazë të çdo llogaritjeje kompjuterike. Simulimi tregoi përputhje të plotë me eksperimentet reale të fizikës së përshkruar. thotë fizikani teorik Peter Zoller. -