Ang abot-tanaw ng dating - at higit pa ...

Sa isang banda, dapat nilang tulungan tayong talunin ang cancer, tumpak na mahulaan ang lagay ng panahon, at makabisado ang nuclear fusion. Sa kabilang banda, may mga pangamba na magdudulot ito ng pandaigdigang pagkawasak o magpapaalipin sa sangkatauhan. Sa ngayon, gayunpaman, ang mga computational monsters ay hindi pa rin nakakagawa ng mahusay na kabutihan at unibersal na kasamaan sa parehong oras.

Noong dekada 60, ang pinaka mahusay na mga computer ay may kapangyarihan megaflops (milyong floating point operations kada segundo). Unang computer na may kapangyarihan sa pagpoproseso sa itaas 1 GFLOPS (gigaflops) noon Cray 2, na ginawa ng Cray Research noong 1985. Ang unang modelo na may kapangyarihan sa pagproseso higit sa 1 TFLOPS (teraflops) noon ASCI Red, nilikha ng Intel noong 1997. Naabot na ang Power 1 PFLOPS (petaflops). Roadrunner, na inilabas ng IBM noong 2008.

Ang kasalukuyang computing power record ay kabilang sa Chinese Sunway TaihuLight at 9 PFLOPS.

Bagaman, tulad ng nakikita mo, ang pinakamakapangyarihang mga makina ay hindi pa umabot sa daan-daang petaflops, higit pa at higit pa mga exascale na sistemakung saan ang kapangyarihan ay dapat isaalang-alang exaflopsach (EFLOPS), ibig sabihin. humigit-kumulang 1018 na operasyon bawat segundo. Gayunpaman, ang gayong mga disenyo ay nasa yugto pa lamang ng mga proyekto ng iba't ibang antas ng pagiging sopistikado.

MGA PAGBAWAS (, floating point operations per second) ay isang unit ng computing power na pangunahing ginagamit sa mga siyentipikong aplikasyon. Ito ay mas maraming nalalaman kaysa sa dating ginamit na MIPS block, na nangangahulugang ang bilang ng mga tagubilin ng processor bawat segundo. Ang isang flop ay hindi isang SI, ngunit maaari itong bigyang-kahulugan bilang isang yunit ng 1/s.

Kailangan mo ng exascale para sa cancer

Ang isang exaflops, o isang libong petaflops, ay higit sa lahat ng nangungunang XNUMX supercomputer na pinagsama. Inaasahan ng mga siyentipiko na ang isang bagong henerasyon ng mga makina na may ganitong kapangyarihan ay magdadala ng mga tagumpay sa iba't ibang larangan.

Ang exascale processing power na sinamahan ng mabilis na pagsulong ng machine learning na mga teknolohiya ay dapat makatulong, halimbawa, sa wakas basagin ang cancer code. Ang dami ng data na dapat taglayin ng mga doktor para ma-diagnose at magamot ang cancer ay napakalaki kaya mahirap para sa mga ordinaryong computer na makayanan ang gawain. Sa isang tipikal na solong pag-aaral ng biopsy ng tumor, higit sa 8 milyong mga sukat ang ginagawa, kung saan sinusuri ng mga doktor ang pag-uugali ng tumor, ang tugon nito sa paggamot sa parmasyutiko, at ang epekto sa katawan ng pasyente. Ito ay isang tunay na karagatan ng data.

sabi ni Rick Stevens ng US Department of Energy (DOE) Argonne Laboratory. -

Pinagsasama-sama ang medikal na pananaliksik sa computing power, sinisikap ng mga siyentipiko CANDLE neural network system (). Nagbibigay-daan ito sa iyo na mahulaan at bumuo ng isang plano sa paggamot na iniayon sa mga indibidwal na pangangailangan ng bawat pasyente. Makakatulong ito sa mga siyentipiko na maunawaan ang molecular na batayan ng mga pangunahing pakikipag-ugnayan ng protina, bumuo ng mga predictive na modelo ng pagtugon sa gamot, at magmungkahi ng pinakamainam na diskarte sa paggamot. Naniniwala si Argonne na ang mga exascale system ay magagawang patakbuhin ang CANDLE application nang 50 hanggang 100 beses na mas mabilis kaysa sa pinakamakapangyarihang mga supermachine na kilala ngayon.

Samakatuwid, inaasahan namin ang paglitaw ng mga exascale supercomputer. Gayunpaman, ang mga unang bersyon ay hindi nangangahulugang lalabas sa US. Siyempre, ang US ay nasa karera upang lumikha ng mga ito, at ang lokal na pamahalaan sa isang proyekto na kilala bilang Aurora nakikipagtulungan sa AMD, IBM, Intel at Nvidia, na nagsusumikap na mauna sa mga dayuhang kakumpitensya. Gayunpaman, hindi ito inaasahang mangyayari bago ang 2021. Samantala, noong Enero 2017, inihayag ng mga ekspertong Tsino ang paglikha ng isang exascale prototype. Ang isang ganap na gumaganang modelo ng ganitong uri ng computational unit ay − Tianhe-3 - gayunpaman, malamang na hindi ito magiging handa sa susunod na ilang taon.

Mahigpit ang hawak ng mga Intsik

Ang katotohanan ay mula noong 2013, ang mga pag-unlad ng Tsino ay nangunguna sa listahan ng pinakamakapangyarihang mga computer sa mundo. Nangibabaw siya sa loob ng maraming taon Tianhe-2at ngayon ang palad ay nabibilang sa nabanggit Sunway TaihuLight. Ito ay pinaniniwalaan na ang dalawang pinakamakapangyarihang makina na ito sa Middle Kingdom ay mas malakas kaysa sa lahat ng dalawampu't isang supercomputer sa US Department of Energy.

Ang mga siyentipikong Amerikano, siyempre, ay nais na mabawi ang nangungunang posisyon na hawak nila limang taon na ang nakalilipas, at nagtatrabaho sa isang sistema na magpapahintulot sa kanila na gawin ito. Ito ay itinatayo sa Oak Ridge National Laboratory sa Tennessee. Summit (2), isang supercomputer na naka-iskedyul para sa pagkomisyon sa huling bahagi ng taong ito. Nahihigitan nito ang kapangyarihan ng Sunway TaihuLight. Gagamitin ito upang subukan at bumuo ng mga bagong materyales na mas malakas at mas magaan, upang gayahin ang loob ng Earth gamit ang mga acoustic wave, at upang suportahan ang mga proyekto ng astrophysics na nagsisiyasat sa pinagmulan ng uniberso.

2. Spatial na plano ng Summit supercomputer

Sa nabanggit na Argonne National Laboratory, malapit nang magplano ang mga siyentipiko na bumuo ng mas mabilis na device. Kilala bilang A21Inaasahang aabot sa 200 petaflops ang performance.

Ang Japan ay nakikilahok din sa supercomputer race. Bagama't medyo natabunan ito kamakailan ng tunggalian ng US-China, ang bansang ito ang nagpaplanong maglunsad Sistema ng ABKI (), nag-aalok ng 130 petaflops ng kapangyarihan. Inaasahan ng mga Hapones na ang naturang supercomputer ay magagamit upang bumuo ng AI (artificial intelligence) o malalim na pag-aaral.

Samantala, nagpasya ang European Parliament na bumuo ng isang EU bilyong euro supercomputer. Ang computing monster na ito ay magsisimula sa trabaho nito para sa mga research center ng ating kontinente sa pagpasok ng 2022 at 2023. Ang makina ay itatayo sa loob proyekto ng EuroGPCat ang pagtatayo nito ay tutustusan ng Member States – kaya ang Poland ay lalahok din sa proyektong ito. Ang hinulaang kapangyarihan nito ay karaniwang tinutukoy bilang "pre-exascale".

Sa ngayon, ayon sa ranggo ng 2017, sa limang daang pinakamabilis na supercomputer sa mundo, ang China ay mayroong 202 ganoong makina (40%), habang kontrolado ng Amerika ang 144 (29%).

Ginagamit din ng China ang 35% ng kapangyarihan sa pag-compute sa mundo kumpara sa 30% sa US. Ang mga susunod na bansang may pinakamaraming supercomputer sa listahan ay ang Japan (35 system), Germany (20), France (18) at UK (15). Kapansin-pansin na, anuman ang bansang pinagmulan, lahat ng limang daang pinakamakapangyarihang supercomputer ay gumagamit ng iba't ibang bersyon ng Linux ...

Sila mismo ang nagdidisenyo

Ang mga supercomputer ay isa nang mahalagang tool na sumusuporta sa mga industriya ng agham at teknolohiya. Binibigyang-daan nila ang mga mananaliksik at mga inhinyero na gumawa ng tuluy-tuloy na pag-unlad (at kung minsan ay napakalaking pasulong) sa mga lugar tulad ng biology, taya ng panahon at klima, astrophysics, at mga sandatang nuklear.

Ang natitira ay nakasalalay sa kanilang kapangyarihan. Sa susunod na mga dekada, ang paggamit ng mga supercomputer ay maaaring makabuluhang baguhin ang pang-ekonomiya, militar at geopolitical na sitwasyon ng mga bansang iyon na may access sa ganitong uri ng cutting-edge na imprastraktura.

Ang pag-unlad sa larangang ito ay napakabilis na ang disenyo ng mga bagong henerasyon ng mga microprocessor ay naging napakahirap kahit para sa maraming mapagkukunan ng tao. Para sa kadahilanang ito, ang mga advanced na computer software at supercomputers ay higit na gumaganap ng isang nangungunang papel sa pagbuo ng mga computer, kabilang ang mga may prefix na "super".

3. Japanese supercomputer

Malapit nang ganap na gumana ang mga kumpanya ng parmasyutiko salamat sa mga superpower sa pag-compute pagproseso ng isang malaking bilang ng mga genome ng tao, mga hayop at halaman na makakatulong sa paglikha ng mga bagong gamot at paggamot para sa iba't ibang sakit.

Ang isa pang dahilan (talagang isa sa mga pangunahing) kung bakit ang mga pamahalaan ay namumuhunan nang labis sa pagpapaunlad ng mga supercomputer. Ang mas mahusay na mga sasakyan ay makakatulong sa mga pinuno ng militar sa hinaharap na bumuo ng malinaw na mga diskarte sa labanan sa anumang sitwasyon ng labanan, payagan ang pagbuo ng mas epektibong mga sistema ng armas, at suportahan ang pagpapatupad ng batas at mga ahensya ng paniktik sa pagtukoy ng mga potensyal na banta nang maaga.

Hindi sapat na kapangyarihan para sa simulation ng utak

Ang mga bagong supercomputer ay dapat tumulong sa pag-decipher ng natural na supercomputer na kilala natin sa mahabang panahon - ang utak ng tao.

Ang isang internasyonal na pangkat ng mga siyentipiko ay nakabuo kamakailan ng isang algorithm na kumakatawan sa isang mahalagang bagong hakbang sa pagmomodelo ng mga koneksyon sa neural ng utak. Bago WALANG algorithm, na inilarawan sa isang open access paper na inilathala sa Frontiers in Neuroinformatics, ay inaasahang gayahin ang 100 bilyong magkakaugnay na mga neuron ng utak ng tao sa mga supercomputer. Ang mga siyentipiko mula sa German research center na Jülich, ang Norwegian University of Life Sciences, ang University of Aachen, ang Japanese RIKEN Institute at ang KTH Royal Institute of Technology sa Stockholm ay kasangkot sa gawain.

Mula noong 2014, ang malalaking neural network simulation ay tumatakbo sa RIKEN at JUQUEEN supercomputers sa Jülich Supercomputing Center sa Germany, na ginagaya ang mga koneksyon ng humigit-kumulang 1% ng mga neuron sa utak ng tao. Bakit ang dami lang? Maaari bang gayahin ng mga supercomputer ang buong utak?

Ipinaliwanag ni Susanne Kunkel mula sa Swedish company na KTH.

Sa panahon ng simulation, isang neuron action potential (maiikling electrical impulses) ay dapat ipadala sa humigit-kumulang sa lahat ng 100 tao. maliliit na computer na tinatawag na mga node, bawat isa ay nilagyan ng bilang ng mga processor na nagsasagawa ng aktwal na mga kalkulasyon. Sinusuri ng bawat node kung alin sa mga impulses na ito ang nauugnay sa mga virtual neuron na umiiral sa node na ito.

4. Pagmomodelo ng mga koneksyon sa utak ng mga neuron, i.e. tayo ay nasa simula pa lamang ng paglalakbay (1%)

Malinaw, ang dami ng memorya ng computer na kinakailangan ng mga processor para sa mga karagdagang bit na ito sa bawat neuron ay tumataas sa laki ng neural network. Upang lumampas sa 1% simulation ng buong utak ng tao (4) ay mangangailangan XNUMX beses na mas maraming memorya kaysa sa kung ano ang magagamit sa lahat ng mga supercomputer ngayon. Samakatuwid, posibleng pag-usapan ang pagkuha ng simulation ng buong utak lamang sa konteksto ng hinaharap na mga exascale supercomputer. Dito dapat gumana ang susunod na henerasyong NEST algorithm.

TOP-5 supercomputers ng mundo

1. Sanway TaihuLight – Isang 93 PFLOPS supercomputer na inilunsad noong 2016 sa Wuxi, China. Mula noong Hunyo 2016, nanguna ito sa TOP500 na listahan ng mga supercomputer na may pinakamataas na kapangyarihan sa pag-compute sa mundo.

2. Tianhe-2 (Milky Way-2) ay isang supercomputer na may computing power na 33,86 PFLOPS na binuo ng NUDT () sa China. Mula Hunyo 2013

hanggang Hunyo 2016, ito ang pinakamabilis na supercomputer sa mundo.

3. Pease Dynt - isang disenyo na binuo ni Cray, na naka-install sa Swiss National Supercomputing Center (). Ito ay kamakailang na-upgrade - Ang Nvidia Tesla K20X accelerators ay pinalitan ng mga bago, Tesla P100, na naging posible upang mapataas ang computing power mula 2017 hanggang 9,8 PFLOPS sa tag-araw ng 19,6.

4. Gyokou ay isang supercomputer na binuo ng ExaScaler at PEZY Computing. Matatagpuan sa Japan Agency for Marine Science and Technology (JAMSTEC) ng Yokohama Institute of Geosciences; sa parehong palapag ng Earth simulator. Power: 19,14 PFLOPs.

5. Titanium ay isang 17,59 PFLOPS supercomputer na ginawa ng Cray Inc. at inilunsad noong Oktubre 2012 sa Oak Ridge National Laboratory sa Estados Unidos. Mula Nobyembre 2012 hanggang Hunyo 2013, ang Titan ay ang pinakamabilis na supercomputer sa mundo. Ito ay kasalukuyang nasa ikalimang puwesto, ngunit ito pa rin ang pinakamabilis na supercomputer sa US.

Sila rin ay nakikipagkumpitensya para sa supremacy sa quantum

Naniniwala ang IBM na sa susunod na limang taon, hindi mga supercomputer na nakabatay sa tradisyonal na silicon chips, ngunit magsisimulang mag-broadcast. Ang industriya ay nagsisimula pa lamang na maunawaan kung paano magagamit ang mga quantum computer, ayon sa mga mananaliksik ng kumpanya. Inaasahang matutuklasan ng mga inhinyero ang mga unang pangunahing aplikasyon para sa mga makinang ito sa loob lamang ng limang taon.

Ang mga quantum computer ay gumagamit ng isang computing unit na tinatawag na kubitem. Ang mga ordinaryong semiconductors ay kumakatawan sa impormasyon sa anyo ng mga pagkakasunud-sunod ng 1 at 0, habang ang mga qubit ay nagpapakita ng mga katangian ng quantum at maaaring sabay na magsagawa ng mga kalkulasyon bilang 1 at 0. Nangangahulugan ito na ang dalawang qubit ay maaaring magkasabay na kumakatawan sa mga pagkakasunud-sunod ng 1-0, 1-1, 0-1 . ., 0-0. Ang kapangyarihan sa pag-compute ay lumalaki nang husto sa bawat qubit, kaya ayon sa teorya, ang isang quantum computer na may 50 qubits lamang ay maaaring magkaroon ng higit na kapangyarihan sa pagpoproseso kaysa sa pinakamakapangyarihang mga supercomputer sa mundo.

Ang D-Wave Systems ay nagbebenta na ng isang quantum computer, kung saan mayroong 2. mga qubit. Gayunpaman Mga kopya ng D-Wave(5) ay pinagtatalunan. Bagama't ginamit ng ilang mananaliksik ang mga ito sa mahusay na paggamit, hindi pa rin nila nalampasan ang mga klasikal na computer at kapaki-pakinabang lamang para sa ilang partikular na klase ng mga problema sa pag-optimize.

5. D-Wave na mga quantum computer

Ilang buwan na ang nakalipas, ang Google Quantum AI Lab ay nagpakita ng bagong 72-qubit na quantum processor na tinatawag bristle cone (6). Malapit na nitong makamit ang "quantum supremacy" sa pamamagitan ng paglampas sa isang klasikal na supercomputer, kahit man lang pagdating sa paglutas ng ilang problema. Kapag ang isang quantum processor ay nagpapakita ng isang sapat na mababang rate ng error sa pagpapatakbo, maaari itong maging mas mahusay kaysa sa isang klasikal na supercomputer na may isang mahusay na tinukoy na gawain sa IT.

6. Bristlecone 72 qubit quantum processor

Ang susunod sa linya ay ang processor ng Google, dahil noong Enero, halimbawa, inihayag ng Intel ang sarili nitong 49-qubit quantum system, at mas naunang ipinakilala ng IBM ang isang 50-qubit na bersyon. intel chip, Mahaba, ito ay makabago rin sa ibang mga paraan. Ito ang unang "neuromorphic" integrated circuit na idinisenyo upang gayahin kung paano natututo at nauunawaan ang utak ng tao. Ito ay "ganap na gumagana" at magiging available sa mga kasosyo sa pagsasaliksik sa huling bahagi ng taong ito.

Gayunpaman, ito ay simula lamang, dahil upang makayanan ang mga monsters ng silikon, kailangan mo ng z milyon-milyong mga qubit. Ang isang grupo ng mga siyentipiko sa Dutch Technical University sa Delft ay umaasa na ang paraan upang makamit ang naturang sukat ay ang paggamit ng silicon sa mga quantum computer, dahil ang kanilang mga miyembro ay nakahanap ng solusyon kung paano gumamit ng silicon upang lumikha ng isang programmable na quantum processor.

Sa kanilang pag-aaral, na inilathala sa journal Nature, kinokontrol ng Dutch team ang pag-ikot ng isang electron gamit ang microwave energy. Sa silicon, ang electron ay umiikot pataas at pababa nang sabay, na epektibong pinipigilan ito sa lugar. Kapag naabot na iyon, ikinonekta ng koponan ang dalawang electron nang magkasama at na-program ang mga ito upang magpatakbo ng mga algorithm ng quantum.

Posibleng lumikha sa batayan ng silikon dalawang-bit na quantum processor.

Ipinaliwanag ni Dr Tom Watson, isa sa mga may-akda ng pag-aaral, sa BBC. Kung namamahala si Watson at ang kanyang koponan na magsama ng higit pang mga electron, maaari itong humantong sa isang paghihimagsik. mga processor ng qubitito ay magdadala sa atin ng isang hakbang na mas malapit sa mga quantum computer ng hinaharap.

- Ang sinumang bumuo ng isang ganap na gumaganang quantum computer ay mamamahala sa mundo Sinabi kamakailan ni Manas Mukherjee ng National University of Singapore at punong imbestigador sa National Center for Quantum Technology sa isang panayam. Ang lahi sa pagitan ng mga pinakamalaking kumpanya ng teknolohiya at mga laboratoryo ng pananaliksik ay kasalukuyang nakatuon sa tinatawag na quantum supremacy, ang punto kung saan maaaring magsagawa ng mga kalkulasyon ang isang quantum computer na higit pa sa anumang maiaalok ng pinaka-advanced na modernong mga computer.

Ang mga halimbawa sa itaas ng mga tagumpay ng Google, IBM at Intel ay nagpapahiwatig na ang mga kumpanya mula sa Estados Unidos (at samakatuwid ang estado) ay nangingibabaw sa lugar na ito. Gayunpaman, ang Alibaba Cloud ng China ay naglabas kamakailan ng isang 11-qubit processor-based na cloud computing platform na nagpapahintulot sa mga siyentipiko na subukan ang mga bagong quantum algorithm. Nangangahulugan ito na ang China sa larangan ng quantum computing blocks ay hindi rin tinatakpan ng abo ang mga peras.

Gayunpaman, ang mga pagsisikap na lumikha ng mga quantum supercomputer ay hindi lamang masigasig tungkol sa mga bagong posibilidad, ngunit nagdudulot din ng kontrobersya.

Ilang buwan na ang nakalilipas, sa panahon ng International Conference on Quantum Technologies sa Moscow, sinabi ni Alexander Lvovsky (7) mula sa Russian Quantum Center, na isa ring propesor ng physics sa University of Calgary sa Canada, na ang mga quantum computer kasangkapan sa pagsiranang hindi lumilikha.

7. Propesor Alexander Lvovsky

Ano ang ibig niyang sabihin? Una sa lahat, digital security. Sa kasalukuyan, ang lahat ng sensitibong digital na impormasyon na ipinadala sa Internet ay naka-encrypt upang protektahan ang privacy ng mga interesadong partido. Nakakita na kami ng mga kaso kung saan maaaring harangin ng mga hacker ang data na ito sa pamamagitan ng pagsira sa encryption.

Ayon kay Lvov, ang hitsura ng isang quantum computer ay magpapadali lamang para sa mga cybercriminal. Walang tool sa pag-encrypt na kilala ngayon ang maaaring maprotektahan ang sarili mula sa kapangyarihan sa pagpoproseso ng isang tunay na quantum computer.

Ang mga rekord ng medikal, impormasyon sa pananalapi, at maging ang mga lihim ng mga pamahalaan at mga organisasyong militar ay magagamit sa isang kawali, na nangangahulugang, tulad ng tala ni Lvovsky, na ang bagong teknolohiya ay maaaring magbanta sa buong kaayusan ng mundo. Naniniwala ang iba pang mga eksperto na ang mga takot ng mga Ruso ay walang batayan, dahil ang paglikha ng isang tunay na quantum supercomputer ay magpapahintulot din. simulan ang quantum cryptography, ay itinuturing na hindi masisira.

Isa pang diskarte

Bilang karagdagan sa mga tradisyunal na teknolohiya ng computer at pag-unlad ng mga quantum system, ang iba't ibang mga sentro ay nagtatrabaho sa iba pang mga paraan ng pagbuo ng mga supercomputer sa hinaharap.

Pinopondohan ng ahensya ng Amerika na DARPA ang anim na sentro para sa mga alternatibong solusyon sa disenyo ng computer. Ang arkitektura na ginagamit sa mga modernong makina ay karaniwang tinatawag arkitektura ng von NeumannOh, seventy years old na siya. Ang suporta ng organisasyon sa pagtatanggol para sa mga mananaliksik sa unibersidad ay naglalayong bumuo ng isang mas matalinong diskarte sa paghawak ng malaking halaga ng data kaysa dati.

Buffering at parallel computing Narito ang ilang halimbawa ng mga bagong pamamaraan na ginagawa ng mga team na ito. Isa pa ADA (), na ginagawang mas madali ang pagbuo ng mga application sa pamamagitan ng pag-convert ng CPU at mga bahagi ng memory na may mga module sa isang pagpupulong, sa halip na harapin ang mga isyu ng kanilang koneksyon sa motherboard.

Noong nakaraang taon, matagumpay na ipinakita ng isang pangkat ng mga mananaliksik mula sa UK at Russia na ang uri "Magic Dust"kung saan sila ay binubuo liwanag at bagay - sa huli ay nakahihigit sa "pagganap" sa kahit na ang pinakamakapangyarihang mga supercomputer.

Ang mga siyentipiko mula sa mga unibersidad sa Britanya ng Cambridge, Southampton at Cardiff at ang Russian Skolkovo Institute ay gumamit ng mga quantum particle na kilala bilang mga polaritonna maaaring tukuyin bilang isang bagay sa pagitan ng liwanag at bagay. Ito ay isang ganap na bagong diskarte sa computer computing. Ayon sa mga siyentipiko, maaari itong maging batayan ng isang bagong uri ng computer na may kakayahang lutasin ang kasalukuyang hindi malulutas na mga katanungan - sa iba't ibang larangan, tulad ng biology, pananalapi at paglalakbay sa kalawakan. Ang mga resulta ng pag-aaral ay na-publish sa journal Nature Materials.

Tandaan na ang mga supercomputer ngayon ay maaari lamang humawak ng maliit na bahagi ng mga problema. Kahit na ang isang hypothetical quantum computer, kung ito ay sa wakas ay binuo, ay sa pinakamahusay na magbigay ng isang parisukat na bilis para sa paglutas ng mga pinaka kumplikadong mga problema. Samantala, ang mga polariton na lumilikha ng "fairy dust" ay nilikha sa pamamagitan ng pag-activate ng mga layer ng gallium, arsenic, indium at aluminum atoms na may mga laser beam.

Ang mga electron sa mga layer na ito ay sumisipsip at naglalabas ng liwanag ng isang tiyak na kulay. Ang mga polariton ay sampung libong beses na mas magaan kaysa sa mga electron at maaaring umabot ng sapat na density upang magbunga ng isang bagong estado ng bagay na kilala bilang Bose-Einstein condensate (walo). Ang mga quantum phase ng mga polariton sa loob nito ay naka-synchronize at bumubuo ng isang macroscopic quantum object, na maaaring makita ng mga sukat ng photoluminescence.

8. Plot na nagpapakita ng Bose-Einstein condensate

Lumalabas na sa partikular na estadong ito, malulutas ng isang polariton condensate ang problema sa pag-optimize na binanggit namin kapag inilalarawan ang mga quantum computer nang mas mahusay kaysa sa mga processor na nakabatay sa qubit. Ang mga may-akda ng mga pag-aaral ng British-Russian ay nagpakita na habang ang mga polariton ay nagpapaikli, ang kanilang mga quantum phase ay nakaayos sa isang pagsasaayos na naaayon sa ganap na minimum ng isang kumplikadong function.

"Kami ay nasa simula ng paggalugad ng potensyal ng polariton plots para sa paglutas ng mga kumplikadong problema," ang isinulat ng co-author ng Nature Materials na si Prof. Pavlos Lagoudakis, Pinuno ng Hybrid Photonics Laboratory sa University of Southampton. "Kasalukuyan naming isine-scale ang aming device sa daan-daang node habang sinusubukan ang pinagbabatayan na kapangyarihan sa pagpoproseso."

Sa mga eksperimentong ito mula sa mundo ng mga banayad na quantum phase ng liwanag at bagay, kahit na ang mga quantum processor ay tila isang bagay na clumsy at matatag na konektado sa katotohanan. Tulad ng makikita mo, ang mga siyentipiko ay hindi lamang nagtatrabaho sa mga supercomputer ng bukas at sa mga makina ng araw pagkatapos ng bukas, ngunit pinaplano na nila kung ano ang mangyayari kinabukasan.

Sa puntong ito, ang pag-abot sa exascale ay magiging isang hamon, pagkatapos ay iisipin mo ang mga susunod na milestone sa flop scale (9). Tulad ng maaaring nahulaan mo, ang pagdaragdag lamang ng mga processor at memorya ay hindi sapat. Kung paniniwalaan ang mga siyentipiko, ang pagkamit ng ganoong kalakas na kapangyarihan sa pag-compute ay magbibigay-daan sa amin na lutasin ang mga megaproblema na alam namin, tulad ng pag-decipher ng cancer o pagsusuri ng astronomical na data.

9. Ang hinaharap ng supercomputing

Itugma ang tanong sa sagot

Ano ang susunod?

Buweno, sa kaso ng mga quantum computer, ang mga tanong ay lumitaw kung ano ang dapat nilang gamitin. Ayon sa lumang kasabihan, nalulutas ng mga computer ang mga problema na hindi iiral kung wala ang mga ito. Kaya't marahil ay dapat muna nating itayo ang mga futuristic na supermachine na ito. Pagkatapos ay lilitaw ang mga problema sa kanilang sarili.

Sa anong mga lugar maaaring maging kapaki-pakinabang ang mga quantum computer?

Artipisyal na Katalinuhan. Gumagana ang AI () sa prinsipyo ng pag-aaral sa pamamagitan ng karanasan, na nagiging mas tumpak habang natatanggap ang feedback at hanggang sa maging "matalino" ang computer program. Ang feedback ay batay sa mga kalkulasyon ng mga probabilidad ng isang bilang ng mga posibleng opsyon. Alam na natin na ang Lockheed Martin, halimbawa, ay nagpaplano na gamitin ang D-Wave quantum computer nito upang subukan ang autopilot software na kasalukuyang masyadong kumplikado para sa mga classical na computer, at ang Google ay gumagamit ng isang quantum computer upang bumuo ng software na maaaring makilala ang mga kotse mula sa mga landmark. .

Molecular modeling. Salamat sa mga quantum computer, magiging posible na tumpak na magmodelo ng mga molekular na pakikipag-ugnayan, na naghahanap ng pinakamainam na mga pagsasaayos para sa mga reaksiyong kemikal. Napakasalimuot ng quantum chemistry na ang mga modernong digital na computer ay maaari lamang magsuri ng mga pinakasimpleng molekula. Ang mga reaksiyong kemikal ay likas na quantum dahil lumilikha sila ng lubos na pagkakasalubong na mga estado ng quantum na magkakapatong sa isa't isa, kaya madaling masuri ng mga ganap na nabuong quantum computer kahit na ang mga pinakakumplikadong proseso. Ang Google ay mayroon nang mga pag-unlad sa lugar na ito - na-modelo nila ang molekula ng hydrogen. Ang resulta ay magiging mas mahusay na mga produkto, mula sa mga solar panel hanggang sa mga gamot.

Cryptography. Ang mga sistema ng seguridad ngayon ay nakadepende sa mahusay na pangunahing henerasyon. Ito ay maaaring makamit gamit ang mga digital na computer sa pamamagitan ng pagtingin sa bawat posibleng kadahilanan, ngunit ang napakaraming oras na kinakailangan upang gawin ito ay ginagawang magastos at hindi praktikal ang "pagsira ng code". Samantala, ang mga quantum computer ay maaaring gawin ito nang exponentially, mas mahusay kaysa sa mga digital machine, ibig sabihin, ang mga paraan ng seguridad ngayon ay malapit nang maging lipas. Mayroon ding mga promising na pamamaraan ng quantum encryption na binuo upang samantalahin ang unidirectional na katangian ng quantum entanglement. Naipakita na ang mga network sa buong lungsod sa ilang bansa, at kamakailan ay inanunsyo ng mga Chinese scientist na matagumpay silang nagpapadala ng mga entangled photon mula sa isang nag-oorbit na "quantum" satellite sa tatlong magkahiwalay na base station pabalik sa Earth.

Pagmomodelo sa pananalapi. Ang mga modernong merkado ay kabilang sa mga pinaka-kumplikadong sistema na umiiral. Bagama't binuo ang siyentipiko at matematikal na kagamitan para sa kanilang paglalarawan at kontrol, hindi pa rin sapat ang bisa ng mga naturang aktibidad dahil sa pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng mga siyentipikong disiplina: walang kontroladong kapaligiran kung saan maaaring magsagawa ng mga eksperimento. Upang malutas ang problemang ito, ang mga mamumuhunan at analyst ay bumaling sa quantum computing. Ang isang agarang kalamangan ay ang pagiging random na likas sa mga quantum computer ay pare-pareho sa stochastic na katangian ng mga pamilihan sa pananalapi. Madalas gustong suriin ng mga mamumuhunan ang pamamahagi ng mga kinalabasan sa napakalaking bilang ng mga random na nabuong sitwasyon.

Ulat panahon. Sinasabi ng NOAA Chief Economist Rodney F. Weiher na halos 30% ng US GDP ($6 trilyon) ay direkta o hindi direktang umaasa sa lagay ng panahon. para sa produksyon ng pagkain, transportasyon at tingian. Kaya, ang kakayahang mas mahusay na mahulaan ang aura ay magiging lubhang kapaki-pakinabang sa maraming lugar, hindi pa banggitin ang mas mahabang oras na inilaan para sa proteksyon ng natural na kalamidad. Ang pambansang meteorological arm ng UK, ang Met Office, ay nagsimula nang mamuhunan sa mga naturang inobasyon upang matugunan ang kapangyarihan at scalability na mga pangangailangan na kailangan nitong harapin mula 2020, at nag-publish ng isang ulat sa sarili nitong exascale na pangangailangan sa computing.

Particle Physics. Ang mga modelo ng solid particle physics ay kadalasang napakasalimuot, masalimuot na solusyon na nangangailangan ng maraming oras ng computational para sa mga numerical simulation. Ginagawa nitong perpekto ang mga ito para sa quantum computing, at na-capitalize na ito ng mga siyentipiko. Ang mga mananaliksik sa University of Innsbruck at ang Institute for Quantum Optics and Quantum Information (IQOQI) ay gumamit kamakailan ng programmable quantum system upang maisagawa ang simulation na ito. Ayon sa isang publikasyon sa Kalikasan, ang grupo ay gumamit ng isang simpleng bersyon ng isang quantum computer kung saan ang mga ion ay nagsagawa ng mga lohikal na operasyon, ang mga pangunahing hakbang ng anumang pagkalkula ng computer. Ang simulation ay nagpakita ng kumpletong kasunduan sa mga tunay na eksperimento ng inilarawang pisika. sabi ng theoretical physicist na si Peter Zoller. -