Kvant dizaynı: Gələcəyin superkompüterlərinin hazırlanması

• Author:
• Author adı

  Quantumrun Uzaqgörməsi
• Fevral 3, 2023

Anlayış xülasəsi

1970-ci illərdən bəri inteqrasiya olunmuş kompüter sxemləri onlarla elektron komponentdən milyardlarla ölçülən sürətlə inkişaf etmişdir. Bu irəliləyiş qismən kompüter dəstəkli dizayn (CAD) proqram təminatının ixtirası ilə mümkün olmuşdur. CAD-dən istifadə edərək mühəndislər mövcud kompüterlərdə getdikcə mürəkkəbləşən elektron sxemləri hesablaya və simulyasiya edə bildilər. Bu təcrübələr indi onları kvant kompüterləri kimi qeyri-məhdud hesablama gücünə malik yeni nəsil prosessorları dizayn etməyə ruhlandırır.

Kvant dizayn konteksti

Kollektiv elm və texnologiya fənlərinin qarşısında duran ən mürəkkəb problemlərdən biri kvant kompüterlərinin inkişafıdır. Bu superkompüterlər böyük paralel hesablama qabiliyyətinə və kriptoqrafiya, böyük məlumatların optimallaşdırılması, material dizaynı və dərman analizi kimi kritik sosial və iqtisadi problemlərin həllində adi kompüterlərin işini eksponent surətdə sürətləndirmək potensialına malikdir. 

Superkeçirici kvant hesablamaları, performansı yaxşılaşdırmaq və məlumatları daha sürətli emal etmək üçün prosessorlara inteqrasiya oluna bilən kubitlərin (kvant bitləri) sayını artırmaq məqsədi daşıyır. Qubit kvant mexaniki sistemindəki məlumat vahididir. Klassik hesablamada bitlərin ya sıfır, ya da bir qiymətləri ola bilər. Bunun əksinə olaraq, kvant mexanikasının təbiətinə görə kubitlər sıfırdan birə qədər istənilən dəyərə malik ola bilər. Bu xüsusiyyət kvant cihazlarını çox yönlü və səmərəli edir.

2021-ci ilin may ayında Çin Elm və Texnologiya Universitetinin (USTC) tədqiqatçıları beşinci əsr Çin riyaziyyatçısı və astronomu Zu Çonçjinin adını daşıyan 62 kubitlik proqramlaşdırıla bilən superkeçirici kvant prosessoru dizayn etdilər. Bu kompüter sistemdə iki ölçülü proqramlaşdırıla bilən kvant gəzintiləri (alqoritmlərin işlənib hazırlanması üçün istifadə olunur) yerinə yetirirdi. 

Tədqiqatçıların fikrincə, Zu Chongzhi şəhər nəqliyyat axınını optimallaşdırmaqla nəqliyyat planlamasını sadələşdirməyə kömək edə bilər. Kompüter həmçinin 2027-ci ilə qədər əczaçılıq şirkətlərinin iş axınlarına uğurla inteqrasiya olunmaq potensialına malikdir. Məsələn, kvant cihazları bütün mövcud dərman molekulları imkanlarından ən perspektivli dərman birləşməsini sürətlə müəyyən edə bilir. 

Dağıdıcı təsir

Oyun dəyişdirən potensialına görə kvant dizaynı ölkələr və şirkətlər arasında rəqabətin mərkəzinə çevrilib. 2021-ci ilin sentyabrında USTC tədqiqatçıları plasonium adlı daha güclü qubit modelini tərtib etmək üçün kvant alqoritmindən istifadə etdilər. Bu kəşf əhəmiyyətlidir, çünki mürəkkəb kompüter çipləri optimallaşdırma üçün bir çox simulyasiya tələb edir. Kvant kompüterində təkmilləşdirmələrin layihələndirilməsi bu sahədə anlayışları və tərəqqini sürətləndirərdi. Kvant dizaynında irəliləyişlər daha səmərəli avtonom nəqliyyat vasitələri və robotlar və böyük miqdarda hesablama gücü tələb edən digər sistemlərə gətirib çıxara bilər.

Daha sonra, 2022-ci ilin noyabrında IBM Eagle adlı yeni 127 kubitlik kvant prosessoru hazırladığını elan etdi. Bu irəliləyişə nail olmaq üçün IBM mühəndisləri səhvləri və tələb olunan komponentlərin sayını azaltmaq üçün bir kubit təşkili dizaynını birləşdirdilər. Bu maşınla tədqiqatçılar eksperimentlər apararkən və tətbiqləri işə salarkən problemləri daha yüksək səviyyədə həll edə bilərlər. Bu cür tapşırıqlara misal olaraq maşın öyrənməsinin optimallaşdırılması və enerjidən tutmuş dərman kəşfinə qədər sektorlarda istifadə üçün yeni molekulların və materialların modelləşdirilməsi göstərilir.

Kvant dizaynının nəticələri

Kvant dizaynının daha geniş təsirləri aşağıdakıları əhatə edə bilər: 

• Kvant texnologiyası şifrələməni və kompleks kibertəhlükəsizlik tədbirlərini ləğv etmək üçün istifadə olunur və məlumatı həmişəkindən daha həssas edir. Bununla belə, eyni texnologiya ultra təhlükəsiz rabitə üsullarını yarada bilər.
• Daha dəqiq və mürəkkəb təlim məlumatlarına daxil olmaq üçün kvant kompüterlərindən istifadə edən süni intellekt (AI) robotları onların performansını əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdıracaq.
• Alimlər eyni vaxtda çoxsaylı molekulları, zülalları və kimyəvi maddələri araşdırmaq üçün kvant hesablama üsullarından istifadə etməklə terapevtik kəşf prosesini sürətləndirmək üçün yeni alətlər əldə edirlər.
• Səmərəsiz marşrutları və israfı azaltmaqla təchizat zəncirlərini, donanma əməliyyatlarını, hava hərəkətinə nəzarəti və çatdırılmaları optimallaşdıran kvant kompüterləri.
• Superkompüterlər eyni vaxtda çoxsaylı məlumat nümunələrini təhlil edə bildiyi üçün meteoroloqlar daha ağır hava hadisələrini qabaqcadan görə biləcək və vaxtında xəbərdarlıq edə biləcəklər.

Nəzərə alınmalı suallar

• Kvant kompüterlərinin işinizdə inqilab edəcəyini necə təsəvvür edirsiniz?
• Yüksək səmərəli və ağıllı superkompüterlərin digər üstünlükləri nələrdir?