Квантын дизайн: Ирээдүйн супер компьютерийг хөгжүүлэх

• Зохиогчийн тухай:
• Зохиогчийн нэр

  Quantumrun Foresight
• Хоёрдугаар сарын 3, 2023

Үзэл баримтлалын хураангуй

1970-аад оноос хойш компьютерийн нэгдсэн хэлхээ хурдацтай хөгжиж, хэдэн арван тэрбумаас хэдэн тэрбум электрон эд анги хүртэл өргөжсөн. Энэхүү ахиц дэвшил нь зарим талаараа компьютерийн тусламжтай дизайн (CAD) програм хангамжийг зохион бүтээснээр боломжтой болсон. CAD ашиглан инженерүүд одоо байгаа компьютерууд дээр улам бүр төвөгтэй болж буй электрон хэлхээг тооцоолж, дуурайж чаддаг. Эдгээр туршилтууд нь одоо тэдэнд квант компьютер гэх мэт хязгааргүй тооцоолох хүчин чадалтай дараагийн үеийн процессоруудыг зохион бүтээхэд урам зориг өгч байна.

Квантын дизайны контекст

Шинжлэх ухаан, технологийн хамтын салбаруудад тулгарч буй хамгийн төвөгтэй сорилтуудын нэг бол квант компьютерийг хөгжүүлэх явдал юм. Эдгээр супер компьютерууд нь асар их зэрэгцээ тооцоолох чадвартай бөгөөд криптограф, том өгөгдлийн оновчлол, материалын дизайн, эмийн шинжилгээ зэрэг нийгэм, эдийн засгийн чухал сорилтуудыг шийдвэрлэхэд ердийн компьютеруудын гүйцэтгэлийг экспоненциал хурдасгах чадвартай. 

Хэт дамжуулагч квант тооцоолол нь гүйцэтгэлийг сайжруулж, өгөгдлийг илүү хурдан боловсруулахын тулд процессоруудад нэгтгэж болох qubit (квант бит)-ийн тоог нэмэгдүүлэх зорилготой юм. Кубит нь квант механик систем дэх мэдээллийн нэгж юм. Сонгодог тооцоололд бит нь тэг эсвэл нэг утгатай байж болно. Үүний эсрэгээр квант механикийн шинж чанараас шалтгаалан кубит нь тэгээс нэг хүртэлх ямар ч утгатай байж болно. Энэ онцлог нь квант төхөөрөмжийг маш олон талт, үр ашигтай болгодог.

2021 оны 62-р сард Хятадын Шинжлэх Ухаан Технологийн Их Сургуулийн (USTC) судлаачид XNUMX-р зууны Хятадын математикч, одон орон судлаач Зу Чонжийн нэрэмжит XNUMX кубитын програмчлагдсан хэт дамжуулагч квант процессор зохион бүтээжээ. Энэхүү компьютер нь систем дээр хоёр хэмжээст программчлагдах квант алхалтыг (алгоритм боловсруулахад ашигладаг) гүйцэтгэсэн. 

Судлаачдын үзэж байгаагаар Zu Chongzhi нь хотын замын хөдөлгөөний урсгалыг оновчтой болгосноор тээврийн төлөвлөлтийг оновчтой болгоход тусална. Компьютер нь 2027 он гэхэд эмийн компаниудын ажлын урсгалд амжилттай нэгдэх боломжтой. Жишээлбэл, квант төхөөрөмж нь эмийн молекулын бүх боломжит боломжуудаас хамгийн ирээдүйтэй эмийн хослолыг хурдан тодорхойлж чадна. 

Сөрөг нөлөө

Тоглоомыг өөрчлөх чадвартай учраас квант дизайн нь улс орон, компаниудын дунд өрсөлдөөний гол сэдэв болсон. 2021 оны XNUMX-р сард USTC-ийн судлаачид квант алгоритмыг ашиглан пласони хэмээх илүү хүчирхэг кубит загвар зохион бүтээжээ. Нарийн төвөгтэй компьютерийн чипүүд нь оновчтой болгохын тулд олон загварчлал шаарддаг тул энэ нээлт чухал ач холбогдолтой юм. Квантын компьютер дээр сайжруулалт хийснээр тухайн салбарын ойлголт, ахиц дэвшлийг хурдасгах болно. Квантын дизайны дэвшил нь илүү үр ашигтай автономит тээврийн хэрэгсэл, роботууд болон их хэмжээний тооцоолох хүч шаарддаг бусад системийг бий болгоход хүргэдэг.

Дараа нь 2022 оны арваннэгдүгээр сард IBM Eagle нэртэй 127 кубит квант процессор бүтээж байгаагаа зарлав. Энэхүү амжилтад хүрэхийн тулд IBM-ийн инженерүүд алдаа болон шаардлагатай бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн тоог багасгахын тулд кубит зохион байгуулалтын загварыг нэвтрүүлсэн. Энэхүү машиныг ашигласнаар судлаачид туршилт хийх болон программуудыг ажиллуулахдаа асуудлыг илүү нарийн төвөгтэй байдлаар шийдвэрлэх боломжтой. Ийм ажлуудын жишээ бол машинаар сургах ажлыг оновчтой болгох, эрчим хүчнээс эхлээд эмийн нээлт хүртэлх салбарт ашиглах шинэ молекул, материалыг загварчлах явдал юм.

Квантын дизайны үр дагавар

Квантын дизайны өргөн хүрээний үр дагавар нь дараахь зүйлийг агуулж болно. 

• Шифрлэлт болон кибер аюулгүй байдлын нарийн төвөгтэй арга хэмжээг хүчингүй болгохын тулд квант технологийг ашиглаж байгаа нь мэдээллийг урьд өмнөхөөсөө илүү эмзэг болгож байна. Гэсэн хэдий ч, ижил технологи нь хэт аюулгүй харилцааны техникийг боловсруулж чадна.
• Хиймэл оюун ухаан (AI) роботууд квант компьютер ашиглан илүү нарийвчлалтай, нарийн төвөгтэй сургалтын өгөгдөлд хандах нь тэдний гүйцэтгэлийг ихээхэн сайжруулах болно.
• Эрдэмтэд олон молекул, уураг, химийн бодисыг нэгэн зэрэг шинжлэхийн тулд квант тооцооллын техникийг ашиглан эмчилгээний нээлтийн үйл явцыг хурдасгах шинэ хэрэгслийг олж авч байна.
• Нийлүүлэлтийн сүлжээ, флотын үйл ажиллагаа, нислэгийн хөдөлгөөний удирдлага, хүргэлтийг оновчтой болгох квант компьютерууд нь үр ашиггүй маршрут, үрэлгэн байдлыг бууруулна.
• Суперкомпьютерууд олон тооны өгөгдлийн хэв маягийг нэгэн зэрэг шинжилж чаддаг тул цаг уурчид цаг агаарын илүү ноцтой үзэгдлүүдийг урьдчилан харж, цаг тухайд нь сэрэмжлүүлэг өгөх боломжтой болно.

Анхаарах асуултууд

• Квантын компьютер таны ажилд хувьсгал хийнэ гэж та хэрхэн төсөөлж байна вэ?
• Өндөр үр ашигтай, ухаалаг суперкомпьютеруудын өөр ямар давуу талтай вэ?