Az előbbi horizontja - és azon túl...

Egyrészt segíteniük kell legyőznünk a rákot, pontosan megjósolni az időjárást, és elsajátítaniuk a magfúziót. Másrészt attól tartanak, hogy globális pusztítást okoznak, vagy rabszolgává teszik az emberiséget. Jelenleg azonban a számítási szörnyek még mindig nem képesek egyszerre nagy jót és egyetemes rosszat tenni.

A 60-as években a leghatékonyabb számítógépek rendelkeztek a hatalommal megaflops (millió lebegőpontos művelet másodpercenként). Az első feldolgozási teljesítményű számítógép felett 1 GFLOPS (gigaflops) volt Cray 2, amelyet a Cray Research készített 1985-ben. Az első modell feldolgozási teljesítménnyel 1 TFLOPS felett (teraflops) volt ASCI vörös, amelyet az Intel hozott létre 1997-ben. Teljesítmény 1 PFLOPS (petaflops) elérve Roadrunner, amelyet 2008-ban adott ki az IBM.

A jelenlegi számítási teljesítményrekord a kínai Sunway TaihuLight-é, és 9 PFLOPS.

Bár, mint látható, a legerősebb gépek még nem értek el több száz petaflopot, egyre több exascale rendszerekamelyben az erőt kell figyelembe venni exaflopsach (EFLOPS), azaz. több mint 1018 művelet másodpercenként. Az ilyen tervek azonban még mindig csak a különböző fokú kifinomultságú projektek szakaszában vannak.

CSÖKKENTÉSEK (, lebegőpontos műveletek másodpercenként) a számítási teljesítmény mértékegysége, amelyet elsősorban tudományos alkalmazásokban használnak. Sokoldalúbb, mint a korábban használt MIPS blokk, ami a processzor utasítások számát jelenti másodpercenként. A flop nem SI, de 1/s egységként értelmezhető.

Szüksége van egy exaskálára a rák kezelésére

Egy exaflop vagy ezer petaflop több, mint a XNUMX legjobb szuperszámítógép együttvéve. A tudósok azt remélik, hogy az ilyen teljesítményű gépek új generációja áttörést hoz majd különféle területeken.

Például az Exascale feldolgozási teljesítmény a gyorsan fejlődő gépi tanulási technológiákkal kombinálva végre segíthet feltörni a rák kódját. Az adatok mennyisége, amellyel az orvosoknak rendelkezniük kell a rák diagnosztizálásához és kezeléséhez, olyan hatalmas, hogy a közönséges számítógépek nehezen tudnak megbirkózni ezzel a feladattal. Egy tipikus egyetlen tumor biopsziás vizsgálat során több mint 8 millió mérést végeznek, amelyek során az orvosok elemzik a daganat viselkedését, a gyógyszeres kezelésre adott reakcióját, valamint a páciens szervezetére gyakorolt ​​hatását. Ez az adatok igazi óceánja.

– mondta Rick Stevens, az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériumának (DOE) Argonne Laboratóriumának munkatársa. -

A tudósok azon dolgoznak, hogy az orvosi kutatást a számítási teljesítménnyel kombinálják CANDLE neurális hálózati rendszer (). Ez lehetővé teszi az egyes betegek egyéni szükségleteihez szabott kezelési terv előrejelzését és kidolgozását. Ez segít a tudósoknak megérteni a kulcsfontosságú fehérjekölcsönhatások molekuláris alapját, prediktív gyógyszerválasz modelleket kidolgozni, és optimális kezelési stratégiákat javasolni. Argonne úgy véli, hogy az exascale rendszerek 50-100-szor gyorsabban tudják majd futtatni a CANDLE alkalmazást, mint a ma ismert legerősebb szupergépek.

Ezért nagyon várjuk az exascale szuperszámítógépek megjelenését. Az első verziók azonban nem feltétlenül az Egyesült Államokban fognak megjelenni. Természetesen az Egyesült Államok versenyben áll ezek létrehozásáért, a helyi önkormányzat pedig egy projektben, amelyet ún hajnal együttműködik az AMD-vel, az IBM-mel, az Intellel és az Nvidiával, igyekszik megelőzni a külföldi versenytársakat. Ez azonban várhatóan nem fog megtörténni 2021 előtt. Eközben 2017 januárjában kínai szakértők bejelentették egy exascale prototípus megalkotását. Az ilyen típusú számítási egység teljesen működőképes modellje a − tianhe-3 - azonban nem valószínű, hogy a következő években elkészül.

A kínaiak szorítanak

A helyzet az, hogy 2013 óta a kínai fejlesztések vezetik a világ legerősebb számítógépeinek listáját. Évekig uralta tianhe-2és most a pálma az említetté Sunway TaihuLight. Úgy tartják, hogy a Közép-Királyság két legerősebb gépe sokkal erősebb, mint az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériumának mind a huszonegy szuperszámítógépe.

Az amerikai tudósok természetesen vissza akarják szerezni öt évvel ezelőtti vezető pozíciójukat, és olyan rendszeren dolgoznak, amely ezt lehetővé teszi számukra. A tennessee-i Oak Ridge National Laboratoryban épül. Csúcstalálkozó (2), egy szuperszámítógép, amelyet még ebben az évben üzembe helyeznek. Felülmúlja a Sunway TaihuLight erejét. Új, erősebb és könnyebb anyagok tesztelésére és fejlesztésére, akusztikus hullámok segítségével a Föld belsejének szimulálására, valamint az univerzum eredetét kutató asztrofizikai projektek támogatására használják majd.

2. A Summit szuperszámítógép térrajza

Az említett Argonne Nemzeti Laboratóriumban a tudósok hamarosan egy még gyorsabb készülék megépítését tervezik. Ismert, mint A21A teljesítmény várhatóan eléri a 200 petaflopot.

Japán is részt vesz a szuperszámítógépek versenyében. Bár a közelmúltban némileg beárnyékolta az USA-Kína rivalizálás, mégis ez az ország tervezi ABKI rendszer (), 130 petaflop teljesítményt kínál. A japánok azt remélik, hogy egy ilyen szuperszámítógép használható mesterséges intelligencia (mesterséges intelligencia) vagy mély tanulás fejlesztésére.

Közben az Európai Parlament éppen egy EU-milliárd eurós szuperszámítógép megépítéséről döntött. Ez a számítástechnikai szörnyeteg 2022 és 2023 fordulóján kezdi meg munkáját kontinensünk kutatóközpontjai számára. A gép belülre épül EuroGPK projektfelépítését pedig a tagállamok finanszírozzák – így Lengyelország is részt vesz ebben a projektben. Megjósolt erejét általában "pre-exascale"-nek nevezik.

A 2017-es rangsor szerint eddig a világ ötszáz leggyorsabb szuperszámítógépe közül Kínának 202 ilyen gépe van (40%), míg Amerikában 144 (29%) van.

Kína használja a világ számítási teljesítményének 35%-át, szemben az Egyesült Államok 30%-ával. A listán a legtöbb szuperszámítógépet felmutató országok Japánban (35 rendszer), Németországban (20), Franciaországban (18) és az Egyesült Királyságban (15) következnek. Érdemes megjegyezni, hogy származási országtól függetlenül mind az ötszáz legerősebb szuperszámítógép a Linux különböző verzióit használja ...

Saját magukat tervezik

A szuperszámítógépek már most is értékes eszközt jelentenek a tudományos és technológiai iparágak támogatásában. Lehetővé teszik a kutatók és mérnökök számára, hogy folyamatos előrehaladást érjenek el (és néha hatalmas ugrásokat) olyan területeken, mint a biológia, az időjárás- és éghajlat-előrejelzés, az asztrofizika és a nukleáris fegyverek.

A többi az erejüktől függ. A következő évtizedekben a szuperszámítógépek használata jelentősen megváltoztathatja azoknak az országoknak a gazdasági, katonai és geopolitikai helyzetét, amelyek hozzáférnek az ilyen típusú élvonalbeli infrastruktúrához.

Ezen a területen olyan gyors a haladás, hogy a mikroprocesszorok új generációinak tervezése már sok emberi erőforrás számára is túlságosan nehézzé vált. Emiatt a fejlett számítógépes szoftverek és szuperszámítógépek egyre inkább vezető szerepet töltenek be a számítógépek fejlesztésében, beleértve a „szuper” előtaggal ellátottakat is.

3. Japán szuperszámítógép

A gyógyszergyárak hamarosan teljes körűen működhetnek a számítástechnikai szuperképességeknek köszönhetően hatalmas számú emberi genomot dolgoz fel, állatok és növények, amelyek segítenek új gyógyszerek és kezelések létrehozásában különféle betegségekre.

Egy másik ok (valójában az egyik fő), amiért a kormányok ennyit fektetnek be a szuperszámítógépek fejlesztésébe. A hatékonyabb járművek segítenek a jövő katonai vezetőinek világos harci stratégiák kidolgozásában bármilyen harci helyzetben, lehetővé teszik hatékonyabb fegyverrendszerek kifejlesztését, valamint támogatják a bűnüldöző és hírszerző szerveket a lehetséges veszélyek előzetes azonosításában.

Nincs elég erő az agyi szimulációhoz

Az új szuperszámítógépeknek segíteniük kell megfejteni az általunk régóta ismert természetes szuperszámítógépet - az emberi agyat.

Egy nemzetközi tudóscsoport nemrégiben kifejlesztett egy algoritmust, amely fontos új lépést jelent az agy idegi kapcsolatainak modellezésében. Új NINCS algoritmusA Frontiers in Neuroinformatics című folyóiratban megjelent nyílt hozzáférésű dokumentumban leírtak szerint 100 milliárd egymással összefüggő emberi agyi neuront szimulálnak szuperszámítógépeken. A munkába a német Jülich kutatóközpont, a Norvég Élettudományi Egyetem, az Aacheni Egyetem, a Japán RIKEN Intézet és a stockholmi KTH Royal Institute of Technology tudósait vonták be.

2014 óta a németországi Jülich Supercomputing Center RIKEN és JUQUEEN szuperszámítógépein nagyszabású neurális hálózati szimulációk futnak, amelyek az emberi agy neuronjainak körülbelül 1%-ának kapcsolatát szimulálják. Miért csak ennyi? A szuperszámítógépek képesek szimulálni az egész agyat?

Susanne Kunkel, a svéd KTH cégtől magyarázza.

A szimuláció során egy neuron akciós potenciált (rövid elektromos impulzusokat) kell küldeni körülbelül mind a 100 XNUMX embernek. kis számítógépek, úgynevezett csomópontok, amelyek mindegyike számos processzorral van felszerelve, amelyek elvégzik a tényleges számításokat. Mindegyik csomópont ellenőrzi, hogy ezen impulzusok közül melyik kapcsolódik az ebben a csomópontban létező virtuális neuronokhoz.

4. Neuronok agyi kapcsolatainak modellezése, i.e. még csak az út elején járunk (1%)

Nyilvánvaló, hogy a processzorok által neurononként ezekhez a további bitekhez szükséges számítógépmemória mennyisége a neurális hálózat méretével nő. Ahhoz, hogy túllépjünk a teljes emberi agy 1%-os szimulációján (4), szükség lenne rá XNUMX-szor több memória mint ami ma minden szuperszámítógépben elérhető. Ezért a teljes agy szimulációjának megszerzéséről csak a jövőbeli exaskálás szuperszámítógépek kapcsán lehetne beszélni. Itt kell működnie a következő generációs NEST algoritmusnak.

A világ TOP-5 szuperszámítógépe

1. Sanway TaihuLight – 93-ban piacra dobtak egy 2016 PFLOPS szuperszámítógépet a kínai Wuxi városában. 2016 júniusa óta vezeti a világ legnagyobb számítási teljesítményű szuperszámítógépeinek TOP500-as listáját.

2. Tianhe-2 (Tejút-2) egy szuperszámítógép 33,86 PFLOPS számítási teljesítménnyel, amelyet a NUDT () épített Kínában. 2013 júniusától

2016 júniusáig a világ leggyorsabb szuperszámítógépe volt.

3. Pease Dynt - a Cray által kifejlesztett terv, amelyet a Svájci Nemzeti Szuperszámítógép Központban telepítettek (). Nemrég frissítették – az Nvidia Tesla K20X gyorsítókat újakra, a Tesla P100-ra cserélték, ami lehetővé tette a számítási teljesítmény 2017-ról 9,8 PFLOPS-ra való növelését 19,6 nyarán.

4. Gyokou egy szuperszámítógép, amelyet az ExaScaler és a PEZY Computing fejlesztett ki. A Yokohama Institute of Geosciences Japán Tengertudományi és Technológiai Ügynökségénél (JAMSTEC) található; ugyanazon az emeleten, mint a Föld-szimulátor. Teljesítmény: 19,14 PFLOP.

5. Titán egy 17,59 PFLOPS szuperszámítógép, amelyet a Cray Inc. gyárt. és 2012 októberében indult az Oak Ridge National Laboratoryban az Egyesült Államokban. 2012 novemberétől 2013 júniusáig a Titan volt a világ leggyorsabb szuperszámítógépe. Jelenleg az ötödik helyen áll, de még mindig a leggyorsabb szuperszámítógép az Egyesült Államokban.

A kvantumbeli fölényért is versenyeznek

Az IBM úgy véli, hogy a következő öt évben nem a hagyományos szilícium chipekre épülő szuperszámítógépek, hanem megkezdik a sugárzást. A cég kutatói szerint az ipar csak most kezdi megérteni, hogyan használhatók fel a kvantumszámítógépek. A mérnökök várhatóan mindössze öt éven belül felfedezik ezeknek a gépeknek az első jelentősebb alkalmazási lehetőségeit.

A kvantumszámítógépek az úgynevezett számítási egységet használnak kubitem. A közönséges félvezetők 1-es és 0-s szekvenciák formájában reprezentálják az információkat, míg a qubitek kvantumtulajdonságokat mutatnak, és egyidejűleg 1-es és 0-s számításokat végezhetnek. Ez azt jelenti, hogy két qubit egyidejűleg 1-0, 1-1, 0-1 szekvenciákat reprezentálhat. . ., 0-0. A számítási teljesítmény minden qubittel exponenciálisan növekszik, így elméletileg egy mindössze 50 qubites kvantumszámítógépnek nagyobb feldolgozási teljesítménye lehet, mint a világ legerősebb szuperszámítógépeinek.

A D-Wave Systems már árul egy kvantumszámítógépet, amelyből állítólag 2 darab van. qubitek. azonban D-Wav másolatoke(5) vitathatóak. Bár egyes kutatók jól hasznosították ezeket, mégsem teljesítették felül a klasszikus számítógépeket, és csak bizonyos optimalizálási problémák esetén hasznosak.

5. D-hullámú kvantumszámítógépek

Néhány hónappal ezelőtt a Google Quantum AI Lab bemutatott egy új, 72 qubites kvantumprocesszort. sörte kúpok (6). Hamarosan „kvantumfölényt” érhet el, ha felülmúlja a klasszikus szuperszámítógépet, legalábbis ami néhány probléma megoldását illeti. Ha egy kvantumprocesszor kellően alacsony hibaarányt mutat működés közben, akkor hatékonyabb lehet, mint egy klasszikus szuperszámítógép egy jól meghatározott informatikai feladattal.

6. Bristlecone 72 qubit kvantumprocesszor

A sorban a Google processzora következett, mert például januárban az Intel bejelentette saját 49 qubites kvantumrendszerét, korábban pedig az IBM mutatott be egy 50 qubites verziót. Intel chip, Hosszú, más szempontból is innovatív. Ez az első "neuromorf" integrált áramkör, amelyet arra terveztek, hogy utánozza az emberi agy tanulási és megértési módját. "Teljesen működőképes", és még ebben az évben elérhető lesz a kutatópartnerek számára.

Ez azonban csak a kezdet, mert ahhoz, hogy meg tudjon birkózni a szilícium szörnyekkel, szüksége van z millió qubit. A Delfti Holland Műszaki Egyetem tudósainak egy csoportja azt reméli, hogy ilyen lépték elérésének módja a szilícium kvantumszámítógépekben való felhasználása, mert tagjaik megoldást találtak arra, hogyan lehet szilíciumot használni programozható kvantumprocesszor létrehozására.

A Nature folyóiratban megjelent tanulmányukban a holland csapat egyetlen elektron forgását szabályozta mikrohullámú energia felhasználásával. A szilíciumban az elektron egyszerre forogna fel és le, hatékonyan tartva a helyén. Miután ez sikerült, a csapat összekapcsolt két elektront, és kvantumalgoritmusok futtatására programozta őket.

Szilícium alapján lehetett alkotni kétbites kvantumprocesszor.

Dr. Tom Watson, a tanulmány egyik szerzője magyarázta a BBC-nek. Ha Watsonnak és csapatának sikerül még több elektront egyesítenie, az lázadáshoz vezethet. qubit processzorokezzel egy lépéssel közelebb kerülünk a jövő kvantumszámítógépeihez.

- Aki teljesen működőképes kvantumszámítógépet épít, az uralni fogja a világot Manas Mukherjee, a Szingapúri Nemzeti Egyetem munkatársa és a Nemzeti Kvantumtechnológiai Központ vezető kutatója nemrég ezt mondta egy interjúban. A legnagyobb technológiai cégek és kutatólaboratóriumok versenyfutása jelenleg az ún kvantumfölény, az a pont, ahol a kvantumszámítógép a legfejlettebb modern számítógépek által kínált dolgokon túlmutató számításokat tud végezni.

A fenti példák a Google, az IBM és az Intel eredményeire azt mutatják, hogy az Egyesült Államok (és így az állam) vállalatai dominálnak ezen a területen. A kínai Alibaba Cloud azonban a közelmúltban kiadott egy 11 qubit processzor alapú számítási felhő platformot, amely lehetővé teszi a tudósok számára, hogy új kvantum algoritmusokat teszteljenek. Ez azt jelenti, hogy Kína a kvantumszámítási blokkok területén szintén nem fedi be hamuval a körtéket.

A kvantum-szuperszámítógépek létrehozására irányuló erőfeszítések azonban nemcsak lelkesednek az új lehetőségekért, hanem vitákat is váltanak ki.

Néhány hónappal ezelőtt, a Kvantumtechnológiák Nemzetközi Konferenciáján Moszkvában Alekszandr Lvovszkij (7) az Orosz Kvantumközpontból, aki egyben a kanadai Calgary Egyetem fizikaprofesszora is azt mondta, hogy a kvantumszámítógépek a pusztítás eszközelétrehozása nélkül.

7. Alekszandr Lvovszkij professzor

mire gondolt? Először is a digitális biztonság. Jelenleg az interneten továbbított minden érzékeny digitális információ titkosítva van az érdekelt felek magánéletének védelme érdekében. Láttunk már olyan eseteket, amikor a hackerek elkaphatták ezeket az adatokat a titkosítás feltörésével.

Lvov szerint a kvantumszámítógép megjelenése csak megkönnyíti a kiberbűnözők dolgát. Egyetlen ma ismert titkosító eszköz sem képes megvédeni magát egy valódi kvantumszámítógép feldolgozási teljesítményétől.

Az orvosi feljegyzések, a pénzügyi információk, sőt a kormányok és katonai szervezetek titkai is elérhetőek lennének egy serpenyőben, ami – ahogy Lvovsky megjegyzi – azt jelentené, hogy az új technológia az egész világrendet veszélyeztetheti. Más szakértők úgy vélik, hogy az oroszok félelmei alaptalanok, hiszen egy valódi kvantum-szuperszámítógép létrehozása is lehetővé teszi majd elindítja a kvantumkriptográfiát, elpusztíthatatlannak számít.

Egy másik megközelítés

A hagyományos számítástechnikai technológiák és a kvantumrendszerek fejlesztése mellett a különböző központok más módszereken is dolgoznak a jövő szuperszámítógépeinek építésére.

Az amerikai DARPA ügynökség hat központot finanszíroz alternatív számítógépes tervezési megoldásokkal. A modern gépekben használt architektúrát hagyományos ún Neumann építészetÓ, már hetven éves. A védelmi szervezet egyetemi kutatókat támogató támogatásának célja, hogy minden eddiginél okosabb megközelítést dolgozzon ki nagy mennyiségű adat kezelésére.

Pufferelés és párhuzamos számítástechnika Íme néhány példa azokra az új módszerekre, amelyeken ezek a csapatok dolgoznak. Egy másik ADA (), amely leegyszerűsíti az alkalmazásfejlesztést azáltal, hogy a CPU- és a memória-összetevőket modulokkal egy szerelvénybe konvertálja, ahelyett, hogy az alaplapi csatlakozási problémákat kezelné.

Tavaly az Egyesült Királyságból és Oroszországból álló kutatócsoport sikeresen bebizonyította, hogy a típus "Varázspor"amelyekből állnak fény és anyag - végső soron "teljesítményben" felülmúlja a legerősebb szuperszámítógépeket is.

A brit Cambridge-i, Southamptoni és Cardiffi Egyetem, valamint az orosz Skolkovo Institute tudósai kvantumrészecskéket használtak. polaritonokami a fény és az anyag közötti valamiként definiálható. Ez egy teljesen új megközelítés a számítógépes számítástechnikában. A tudósok szerint egy új típusú számítógép alapját képezheti, amely jelenleg megoldhatatlan kérdéseket képes megoldani - különböző területeken, mint például a biológia, a pénzügy és az űrutazás. A tanulmány eredményeit a Nature Materials folyóiratban tették közzé.

Ne feledje, hogy a mai szuperszámítógépek a problémáknak csak egy töredékét tudják kezelni. Még egy hipotetikus kvantumszámítógép is, ha végre megépül, a legjobb esetben is négyzetes gyorsítást biztosít a legbonyolultabb problémák megoldásához. Eközben a "tündérport" létrehozó polaritonok gallium-, arzén-, indium- és alumíniumatomok lézersugárral történő aktiválásával jönnek létre.

Az ezekben a rétegekben lévő elektronok bizonyos színű fényt nyelnek el és bocsátanak ki. A polaritonok tízezerszer könnyebbek, mint az elektronok, és elérhetik a megfelelő sűrűséget ahhoz, hogy új halmazállapotot hozzanak létre. Bose-Einstein kondenzátum (nyolc). A benne lévő polaritonok kvantumfázisai szinkronizáltak és egyetlen makroszkopikus kvantumobjektumot alkotnak, amely fotolumineszcencia mérésekkel detektálható.

8. Bose-Einstein kondenzátumot ábrázoló diagram

Kiderült, hogy ebben a bizonyos állapotban a polariton kondenzátum sokkal hatékonyabban tudja megoldani azt az optimalizálási problémát, amelyet a kvantumszámítógépek leírásánál említettünk, mint a qubit alapú processzorok. Brit-orosz tanulmányok szerzői kimutatták, hogy a polaritonok kondenzálódása során kvantumfázisaik egy komplex függvény abszolút minimumának megfelelő konfigurációba rendeződnek.

„Elején vagyunk annak, hogy feltárjuk a polariton parcellákban rejlő lehetőségeket összetett problémák megoldására” – írja a Nature Materials társszerzője, Prof. Pavlos Lagoudakis, a Southamptoni Egyetem Hibrid Fotonikai Laboratóriumának vezetője. „Jelenleg több száz csomópontra méretezzük eszközünket, miközben teszteljük a mögöttes feldolgozási teljesítményt.”

A fény és az anyag finom kvantumfázisainak világából végzett kísérletekben még a kvantumprocesszorok is ügyetlennek tűnnek, és szorosan kapcsolódnak a valósághoz. Mint látható, a tudósok nemcsak a holnap szuperszámítógépein és a holnaputáni gépein dolgoznak, hanem már azt is tervezik, hogy mi lesz holnapután.

Ezen a ponton az exascale elérése elég nagy kihívás lesz, akkor a flop skála következő mérföldkövein fog gondolkodni (9). Amint azt sejteni lehetett, nem elég a processzorok és a memória hozzáadása. Ha hinni lehet a tudósoknak, egy ilyen nagy teljesítményű számítási teljesítmény lehetővé teszi számunkra, hogy megoldjuk az általunk ismert megaproblémákat, például a rák megfejtését vagy a csillagászati ​​adatok elemzését.

9. A szuperszámítástechnika jövője

Kösd össze a kérdést a válasszal

Mi a következő lépés?

Nos, a kvantumszámítógépek esetében felmerül a kérdés, hogy mire célszerű használni őket. A régi mondás szerint a számítógépek olyan problémákat oldanak meg, amelyek nélkülük nem is léteznének. Tehát először valószínűleg meg kellene építenünk ezeket a futurisztikus szupergépeket. Aztán a problémák maguktól jönnek.

Milyen területeken lehetnek hasznosak a kvantumszámítógépek?

Mesterséges intelligencia. Az AI () a tapasztalaton keresztüli tanulás elvén működik, ami a visszajelzések beérkezésével és egészen addig, amíg a számítógépes program "okossá" nem válik, egyre pontosabbá válik. A visszajelzés számos lehetséges lehetőség valószínűségére vonatkozó számításokon alapul. Azt már tudjuk, hogy például a Lockheed Martin azt tervezi, hogy D-Wave kvantumszámítógépével olyan robotpilóta szoftvert tesztel, amely jelenleg túl bonyolult a klasszikus számítógépekhez, a Google pedig kvantumszámítógép segítségével olyan szoftvert fejleszt, amely képes megkülönböztetni az autókat a tereptárgyaktól.

Molekuláris modellezés. A kvantumszámítógépeknek köszönhetően lehetővé válik a molekuláris kölcsönhatások pontos modellezése, megkeresve a kémiai reakciók optimális konfigurációit. A kvantumkémia annyira összetett, hogy a modern digitális számítógépek csak a legegyszerűbb molekulákat képesek elemezni. A kémiai reakciók kvantumtermészetűek, mert erősen szövevényes kvantumállapotokat hoznak létre, amelyek átfedik egymást, így a teljesen kifejlesztett kvantumszámítógépek a legbonyolultabb folyamatokat is könnyen ki tudják értékelni. A Google-nak már vannak fejlesztései ezen a területen – modellezték a hidrogénmolekulát. Az eredmény hatékonyabb termékek lesznek, a napelemektől a gyógyszerekig.

Kriptográfia. A mai biztonsági rendszerek a hatékony elsődleges termeléstől függenek. Ezt digitális számítógépekkel úgy érhetjük el, hogy minden lehetséges tényezőt megvizsgálunk, de az ehhez szükséges rengeteg idő költségessé és kivitelezhetetlenné teszi a „kódfeltörést”. Eközben a kvantumszámítógépek ezt exponenciálisan, hatékonyabban tudják megtenni, mint a digitális gépek, vagyis a mai biztonsági módszerek hamarosan elavulnak. Vannak ígéretes kvantumtitkosítási módszerek is, amelyek fejlesztés alatt állnak a kvantumösszefonódás egyirányú természetének kihasználása érdekében. Az egész városra kiterjedő hálózatokat már több országban demonstrálták, a kínai tudósok pedig a közelmúltban bejelentették, hogy sikeresen küldik vissza a Földre az összegabalyodott fotonokat egy keringő "kvantum" műholdról három különálló bázisállomásra.

Pénzügyi modellezés. A modern piacok a létező legösszetettebb rendszerek közé tartoznak. Bár ezek leírására és ellenőrzésére kidolgozott tudományos és matematikai apparátus, az ilyen tevékenységek hatékonysága a tudományágak közötti alapvető különbség miatt még mindig nagyrészt elégtelen: nincs ellenőrzött környezet, amelyben kísérleteket lehessen végezni. A probléma megoldása érdekében a befektetők és az elemzők a kvantumszámításhoz fordultak. Az egyik közvetlen előny az, hogy a kvantumszámítógépekben rejlő véletlenszerűség összhangban van a pénzügyi piacok sztochasztikus természetével. A befektetők gyakran nagyon sok véletlenszerűen generált forgatókönyvben szeretnék értékelni az eredmények megoszlását.

Időjárás előrejelzés. Rodney F. Weiher, a NOAA vezető közgazdásza azt állítja, hogy az USA GDP-jének csaknem 30%-a (6 billió dollár) közvetlenül vagy közvetve függ az időjárástól. élelmiszer-előállításhoz, szállításhoz és kiskereskedelemhez. Így az aura jobb előrejelzésének képessége sok területen nagyon hasznos lenne, nem beszélve a természeti katasztrófák elleni védekezésre szánt hosszabb időről. Az Egyesült Királyság nemzeti meteorológiai ága, a Met Office már megkezdte az ilyen innovációkba való befektetést, hogy megfeleljen a 2020-tól kezdődő teljesítmény- és skálázhatósági igényeknek, és jelentést tett közzé saját exascale számítási igényeiről.

Részecskefizika. A szilárd részecskefizikai modellek gyakran rendkívül összetett, bonyolult megoldások, amelyek sok számítási időt igényelnek a numerikus szimulációkhoz. Ez ideálissá teszi őket a kvantumszámításhoz, és a tudósok ezt már kamatoztatták. Az Innsbrucki Egyetem és az Institute for Quantum Optics and Quantum Information (IQOQI) kutatói a közelmúltban programozható kvantumrendszert használtak a szimuláció végrehajtására. A Nature-ben megjelent publikáció szerint a csoport egy kvantumszámítógép egyszerű változatát használta, amelyben az ionok logikai műveleteket hajtottak végre, amelyek minden számítógépes számítás alapvető lépései. A szimuláció teljes egyezést mutatott a leírt fizika valós kísérleteivel. mondja Peter Zoller elméleti fizikus. -