Кванттык дизайн: Келечектин суперкомпьютерлерин иштеп чыгуу

• Author:
• Жазуучу аты

  Quantumrun Foresight
• February 3, 2023

Кыскача түшүнүк

1970-жылдардан бери интегралдык компьютердик схемалар ондогондон миллиарддаган электрондук тетиктерге чейин тездик менен өнүккөн. Бул прогресс жарым-жартылай компьютердик долбоорлоо (CAD) программалык камсыздоону ойлоп табуу менен мүмкүн болду. CAD колдонуп, инженерлер учурдагы компьютерлерде барган сайын татаалдашып бараткан электрондук схемаларды эсептеп, окшоштурушу мүмкүн. Бул эксперименттер азыр аларды кванттык компьютерлер сыяктуу чексиз эсептөө күчү менен кийинки муундагы процессорлорду долбоорлоого шыктандырып жатат.

Кванттык дизайн контексти

Коллективдуу илимий-техникалык дисциплиналардын алдында турган эц татаал милдеттердин арасында кванттык-эсептеечу машиналарды тузуу болуп саналат. Бул суперкомпьютерлердин эбегейсиз параллелдүү эсептөө жөндөмдүүлүгү жана криптография, чоң маалыматтарды оптималдаштыруу, материалдык дизайн жана дары-дармектерди талдоо сыяктуу маанилүү социалдык жана экономикалык маселелерди чечүүдө кадимки компьютерлердин иштешин экспоненциалдуу түрдө тездетүү мүмкүнчүлүгү бар. 

Өтө өткөргүч кванттык эсептөөлөр процессорлорго интеграциялануучу кубиттердин (кванттык биттердин) санын көбөйтүүгө багытталган, алар өндүрүмдүүлүктү жакшыртуу жана маалыматтарды тезирээк иштетүү үчүн. Кубит - кванттык механикалык системадагы маалымат бирдиги. Классикалык эсептөөдө биттер нөлгө же бир мааниге ээ болушу мүмкүн. Ал эми, кванттык механиканын табиятынан улам кубиттер нөлдөн бирге чейинки ар кандай мааниге ээ болушу мүмкүн. Бул өзгөчөлүк кванттык түзүлүштөрдү өтө ар тараптуу жана эффективдүү кылат.

2021-жылдын май айында Кытайдын Илим жана технология университетинин (USTC) изилдөөчүлөрү 62-кылымдагы кытай математиги жана астроному Цу Чончжинин аты менен аталган XNUMX куббиттик программалануучу супер өткөргүч кванттык процессорду иштеп чыгышкан. Бул компьютер системада эки өлчөмдүү программалануучу кванттык жүрүштөрдү (алгоритмдерди иштеп чыгуу үчүн колдонулган) аткарган. 

Изилдөөчүлөрдүн айтымында, Zu Chongzhi шаардык транспорттун агымын оптималдаштыруу аркылуу транспортту пландаштырууну тартипке келтирүүгө жардам берет. Компьютер ошондой эле 2027-жылга чейин фармацевтикалык компаниялардын иш процесстерине ийгиликтүү интеграциялануу мүмкүнчүлүгүнө ээ. Мисалы, кванттык аппараттар бардык колдо болгон дары молекулаларынын мүмкүнчүлүктөрүнөн эң келечектүү дары айкалышын тез аныктай алат. 

Бузуучу таасир

Анын оюнду өзгөртүү мүмкүнчүлүгүнөн улам, кванттык дизайн өлкөлөр менен компаниялардын ортосундагы атаандаштыктын чордонуна айланды. 2021-жылдын сентябрында USTC изилдөөчүлөрү плазоний деп аталган кубаттуу кубит моделин долбоорлоо үчүн кванттык алгоритмди колдонушкан. Бул ачылыш маанилүү, анткени татаал компьютер микросхемалары оптималдаштыруу үчүн көптөгөн симуляцияларды талап кылат. Кванттык компьютерде өркүндөтүүлөрдү иштеп чыгуу бул тармакта түшүнүктөрдү жана прогрессти тездетет. Кванттык дизайндагы жетишкендиктер эффективдүү автономдуу унааларды жана роботторду жана чоң көлөмдөгү эсептөө күчүн талап кылган башка системаларды түзүүгө алып келиши мүмкүн.

Андан кийин, 2022-жылдын ноябрында IBM Eagle деп аталган 127-кубит кванттык процессорду ойлоп чыгарганын жарыялады. Бул жетишкендикке жетүү үчүн, IBM инженерлери каталарды жана талап кылынган компоненттердин санын азайтуу үчүн кубит түзүлүшүнүн дизайнын киргизишти. Бул машинанын жардамы менен изилдөөчүлөр эксперименттерди жүргүзүүдө жана тиркемелерди иштетүүдө татаалыраак деңгээлдеги маселелерди чече алышат. Мындай тапшырмалардын мисалдары машинаны үйрөнүүнү оптималдаштыруу жана энергиядан баштап дарыларды табууга чейинки секторлордо колдонуу үчүн жаңы молекулаларды жана материалдарды моделдөө.

Кванттык дизайндын натыйжалары

Кванттык дизайндын кеңири таасирлери төмөнкүлөрдү камтышы мүмкүн: 

• Кванттык технология шифрлөө жана татаал киберкоопсуздук чараларын жокко чыгаруу үчүн колдонулуп, маалыматты болуп көрбөгөндөй аялуу кылып жатат. Бирок, ошол эле технология өтө коопсуз байланыш ыкмаларын түзө алат.
• Жасалма интеллект (AI) роботтору кванттык компьютерлерди колдонуп, так жана татаал машыгуу маалыматтарына жетүү үчүн, алардын иштешин абдан жакшыртат.
• Окумуштуулар бир эле учурда бир нече молекулаларды, белокторду жана химиялык заттарды изилдөө үчүн кванттык эсептөө ыкмаларын колдонуу менен терапиялык ачылыш процессин тездетүү үчүн жаңы инструменттерге ээ болушту.
• Натыйжасыз каттамдарды жана ысырапты азайтуу аркылуу жеткирүү чынжырларын, флоттун ишин, аба кыймылын башкарууну жана жеткирүүлөрдү оптималдаштыруучу кванттык компьютерлер.
• Суперкомпьютерлер бир эле учурда көптөгөн маалыматтарды анализдей алгандыктан, метеорологдор аба ырайынын катаал окуяларын алдын ала билип, өз убагында эскертүүлөрдү бере алышат.

Карала турган суроолор

• Кванттык компьютерлер сиздин ишиңизди кандайча өзгөртөт деп ойлойсуз?
• Жогорку эффективдүү жана акылдуу суперкомпьютерлердин дагы кандай артыкчылыктары бар?