Tha fàire an tè a bh’ ann roimhe - agus nas fhaide air falbh ...

Air an aon làimh, bu chòir dhaibh ar cuideachadh le bhith a’ faighinn thairis air aillse, ro-innse ceart a dhèanamh air an aimsir, agus maighstireachd a dhèanamh air cothlamadh niùclasach. Air an làimh eile, tha eagal ann gun adhbharaich iad sgrios cruinneil no gun toir iad grèim air daonnachd. Aig an àm seo, ge-tà, chan urrainn dha na h-uilebheistean àireamhach fhathast math math agus olc uile-choitcheann a dhèanamh aig an aon àm.

Anns na 60an, bha cumhachd aig na coimpiutairean as èifeachdaiche megaflops (milleanan de ghnìomhachd puing-fleòdraidh gach diog). A 'chiad choimpiutair le cumhachd giollachd àrd-ìre GFLOPS 1 (gigaflops) bha Crèadh 2, air a thoirt gu buil le Cray Research ann an 1985. A 'chiad mhodail le cumhachd giollachd os cionn 1 TFLOPS (teraflops) bha ASCI Dearg, air a chruthachadh le Intel ann an 1997. Ràinig cumhachd 1 PFLOPS (petaflops). Fear-rathaid, air fhoillseachadh le IBM ann an 2008.

Buinidh an clàr cumhachd coimpiutaireachd gnàthach don Sunway TaihuLight Sìneach agus is e 9 PFLOPS.

Ged, mar a chì thu, chan eil na h-innealan as cumhachdaiche fhathast air na ceudan de petaflops a ruighinn, barrachd is barrachd siostaman exascaleanns am feumar an cumhachd a thoirt fainear exaflopsach (EFLOPS), i.e. timcheall air 1018 gnìomhachd gach diog. Ach, chan eil na structaran sin fhathast ach aig ìre phròiseactan de dhiofar ìrean de shòghalachd.

LAOIDHEAN (, gnìomhachd puing-fleòdraidh gach diog) na aonad de chumhachd coimpiutaireachd a thathas a’ cleachdadh gu sònraichte ann an tagraidhean saidheansail. Tha e nas ioma-chruthach na am bloc MIPS a chaidh a chleachdadh roimhe, a tha a’ ciallachadh an àireamh de stiùiridhean pròiseasar gach diog. Chan e SI a th’ ann am flop, ach faodar a mhìneachadh mar aonad 1/s.

Feumaidh tu exascale airson aillse

Tha exaflops, no mìle petaflops, nas motha na na XNUMX sàr-choimpiutairean còmhla. Tha luchd-saidheans an dòchas gun toir ginealach ùr de dh’ innealan le cumhachd mar sin adhartasan ann an diofar raointean.

Bu chòir cumhachd giollachd exascale còmhla ri teicneòlasan ionnsachaidh inneal a tha ag adhartachadh gu luath cuideachadh, mar eisimpleir, mu dheireadh sgàineadh an còd aillse. Tha an ìre de dhàta a dh’ fheumas a bhith aig dotairean gus aillse a lorg agus a làimhseachadh cho mòr is gu bheil e duilich do choimpiutairean àbhaisteach dèiligeadh ris a’ ghnìomh. Ann an sgrùdadh àbhaisteach biopsy tumhair singilte, thèid còrr air 8 millean tomhas a ghabhail, nuair a bhios dotairean a’ sgrùdadh giùlan an tumhair, a fhreagairt do làimhseachadh cungaidh-leigheis, agus a’ bhuaidh air bodhaig an euslaintich. Is e fìor chuan dàta a tha seo.

thuirt Rick Stevens bho obair-lann Argonne Roinn Cumhachd na SA (DOE). -

A’ cothlamadh rannsachadh meidigeach le cumhachd coimpiutaireachd, tha luchd-saidheans ag obair gu CANDLE siostam lìonra neural (). Leigidh seo leat ro-innse agus leasachadh plana làimhseachaidh a tha a rèir feumalachdan fa leth gach euslainteach. Cuidichidh seo le luchd-saidheans tuigse fhaighinn air bunait moileciuil prìomh eadar-obrachaidhean pròtain, leasaich modalan freagairt dhrogaichean ro-innseach, agus molaidh iad ro-innleachdan làimhseachaidh as fheàrr. Tha Argonne den bheachd gum bi e comasach dha siostaman exascale an tagradh CANDLE a ruith 50 gu 100 uair nas luaithe na na supermachines as cumhachdaiche a tha aithnichte an-diugh.

Mar sin, tha sinn a’ coimhead air adhart ri coltas supercomputers exascale. Ach, gu riatanach cha nochd a’ chiad dreachan anns na SA. Gu dearbh, tha na SA anns an rèis airson an cruthachadh, agus an riaghaltas ionadail ann am pròiseact ris an canar Aurora a’ co-obrachadh le AMD, IBM, Intel agus Nvidia, a’ feuchainn ri faighinn air thoiseach air farpaisich cèin. Ach, chan eil dùil gun tachair seo ro 2021. Aig an aon àm, san Fhaoilleach 2017, dh’ainmich eòlaichean Sìneach gun deach prototype exascale a chruthachadh. Is e modail làn-ghnìomhach den t-seòrsa aonad àireamhachd seo - Tianhe-3 - ge-tà, chan eil coltas ann gum bi e deiseil anns na beagan bhliadhnaichean a tha romhainn.

Bidh na Sìonaich a’ cumail teann

Is e an fhìrinn, bho 2013, gu bheil leasachaidhean Sìneach air mullach an liosta de na coimpiutairean as cumhachdaiche san t-saoghal. Bha smachd aige airson bhliadhnaichean Tianhe-2agus a nis buinidh am pailme do'n dream a dh'ainmicheadh Sunway TaihuLight. Thathas den bheachd gu bheil an dà inneal as cumhachdaiche seo anns an Rìoghachd Mheadhanach tòrr nas cumhachdaiche na na h-aon supercomputers fichead ann an Roinn Cumhachd na SA.

Tha luchd-saidheans Aimeireaganach, gu dearbh, airson an suidheachadh adhartach a bh' aca fhaighinn air ais o chionn còig bliadhna, agus tha iad ag obair air siostam a leigeas leotha seo a dhèanamh. Thathas ga thogail aig deuchainn-lann nàiseanta Oak Ridge ann an Tennessee. Mullach (2), supercomputer clàraichte airson a choimiseanadh nas fhaide air adhart am-bliadhna. Tha e a’ dol thairis air cumhachd Sunway TaihuLight. Thèid a chleachdadh gus stuthan ùra a dhearbhadh agus a leasachadh a tha nas làidire agus nas aotroime, gus atharrais a dhèanamh air taobh a-staigh na Talmhainn a’ cleachdadh tonnan fuaimneach, agus gus taic a thoirt do phròiseactan astrophysics a tha a’ sgrùdadh cò às a thàinig a’ chruinne-cè.

2. Plana spàsail de supercomputer Summit

Aig deuchainn-lann nàiseanta Argonne a chaidh ainmeachadh, bidh luchd-saidheans a dh’ aithghearr an dùil inneal eadhon nas luaithe a thogail. Air ainmeachadh mar A21Thathas an dùil gun ruig coileanadh 200 petaflops.

Tha Iapan cuideachd a’ gabhail pàirt anns an rèis supercomputer. Ged a tha an còmhstri eadar na SA agus Sìona air a dhol thairis air o chionn ghoirid, is i an dùthaich seo a tha an dùil ABKI siostam (), a’ tabhann 130 petaflops de chumhachd. Tha na Seapanach an dòchas gun gabh leithid de shàr-choimpiutair a chleachdadh gus AI (fiosrachadh fuadain) no ionnsachadh domhainn a leasachadh.

Aig an aon àm, tha Pàrlamaid na h-Eòrpa dìreach air co-dhùnadh supercomputer billean euro a thogail don EU. Tòisichidh an uilebheist coimpiutaireachd seo air an obair aige airson ionadan rannsachaidh ar mòr-thìr aig toiseach 2022 agus 2023. Thèid an inneal a thogail a-staigh Pròiseact EuroGPCagus thèid a thogail a mhaoineachadh leis na Ball-stàitean - mar sin gabhaidh a’ Phòlainn pàirt sa phròiseact seo cuideachd. Thathas gu tric a’ toirt iomradh air a chumhachd ris a bheil dùil mar “pre-exascale”.

Gu ruige seo, a rèir rangachadh 2017, de na còig ceud supercomputers as luaithe san t-saoghal, tha 202 inneal mar sin (40%) aig Sìona, agus tha smachd aig Ameireagaidh air 144 (29%).

Bidh Sìona cuideachd a’ cleachdadh 35% de chumhachd coimpiutaireachd an t-saoghail an taca ri 30% anns na SA. Is e na h-ath dhùthchannan leis an àireamh as motha de choimpiutairean air an liosta Iapan (35 siostam), a’ Ghearmailt (20), an Fhraing (18) agus an RA (15). Is fhiach a bhith mothachail, ge bith dè an dùthaich às an tàinig e, gu bheil na còig ceud de na sàr-choimpiutairean as cumhachdaiche a’ cleachdadh dreachan eadar-dhealaichte de Linux ...

Bidh iad gan dealbhadh fhèin

Tha supercomputers mar-thà nan inneal luachmhor a tha a’ toirt taic do ghnìomhachasan saidheans is teicneòlais. Bheir iad comas do luchd-rannsachaidh agus innleadairean adhartas cunbhalach a dhèanamh (agus uaireannan eadhon adhartas mòr) ann an raointean leithid bith-eòlas, ro-aithris na sìde agus na gnàth-shìde, speuradaireachd, agus armachd niùclasach.

Tha an còrr an urra ris an cumhachd aca. Thairis air na deicheadan ri teachd, faodaidh cleachdadh supercomputers atharrachadh mòr a thoirt air suidheachadh eaconamach, armachd agus geopolitical nan dùthchannan sin aig a bheil cothrom air an t-seòrsa bun-structair ùr-nodha seo.

Tha adhartas san raon seo cho luath is gu bheil dealbhadh ghinealaichean ùra de mhicro-phròiseasairean air fàs ro dhoirbh eadhon airson grunn ghoireasan daonna. Air an adhbhar seo, tha prìomh àite aig bathar-bog coimpiutair adhartach agus supercomputers ann an leasachadh choimpiutairean, a’ toirt a-steach an fheadhainn leis an ro-leasachan “super”.

3. Japanese supercomputer

Bidh e comasach dha companaidhean cungaidh-leigheis làn obrachadh a dh’ aithghearr le taing dha mòr-chumhachdan coimpiutaireachd làimhseachadh àireamh mhòr de genomes daonna, beathaichean agus lusan a chuidicheas le bhith a’ cruthachadh chungaidhean-leigheis agus leigheasan ùra airson diofar ghalaran.

Adhbhar eile (gu dearbh aon de na prìomh fheadhainn) carson a tha riaghaltasan a 'tasgadh uiread ann an leasachadh supercomputers. Cuidichidh carbadan nas èifeachdaiche stiùirichean armachd san àm ri teachd le bhith a’ leasachadh ro-innleachdan sabaid soilleir ann an suidheachadh sabaid sam bith, a’ ceadachadh siostaman armachd nas èifeachdaiche a leasachadh, agus a’ toirt taic do bhuidhnean èigneachaidh lagha agus fiosrachaidh ann a bhith a’ comharrachadh chunnartan a dh’ fhaodadh a bhith ann ro-làimh.

Chan eil cumhachd gu leòr ann airson atharrais eanchainn

Bu chòir do supercomputers ùra cuideachadh le bhith a’ faighinn a-mach an supercomputer nàdurrach a tha aithnichte dhuinn airson ùine mhòr - eanchainn an duine.

O chionn ghoirid leasaich sgioba eadar-nàiseanta de luchd-saidheans algairim a tha a’ riochdachadh ceum ùr cudromach ann a bhith a’ modaladh cheanglaichean neural an eanchainn. Ùr GUN algairim, air a mhìneachadh ann am pàipear ruigsinneachd fosgailte a chaidh fhoillseachadh ann an Crìochan ann an Neuroinformatics, an dùil gun dèan e atharrais air 100 billean neurons eanchainn daonna eadar-cheangailte air supercomputers. Bha luchd-saidheans bho ionad rannsachaidh Gearmailteach Jülich, Oilthigh Saidheansan Beatha Nirribhidh, Oilthigh Aachen, Institiùd RIKEN Iapanach agus Institiud Teicneòlais Rìoghail KTH ann an Stockholm an sàs san obair.

Bho 2014, tha samhlaidhean lìonra neòil air sgèile mhòr air a bhith a’ ruith air supercomputers RIKEN agus JUQUEEN aig Ionad Supercomputing Jülich sa Ghearmailt, a’ dèanamh atharrais air ceanglaichean timcheall air 1% de neurons ann an eanchainn an duine. Carson a-mhàin uiread? An urrainn dha supercomputers an eanchainn gu lèir a shamhlachadh?

Tha Susanne Kunkel bhon chompanaidh Suaineach KTH a’ mìneachadh.

Rè an atharrais, feumar comas gnìomh neuron (sparran dealain goirid) a chuir gu timcheall air 100 neach. coimpiutairean beaga, ris an canar nodan, gach fear uidheamaichte le grunn phròiseasan a bhios a’ dèanamh an àireamhachadh fhèin. Bidh gach nód a’ sgrùdadh dè na gluasadan sin a tha co-cheangailte ris na neurons brìgheil a tha san nód seo.

4. Modaladh nan ceanglaichean eanchainn aig neurons, i.e. chan eil sinn ach aig toiseach an turais (1%)

Gu dearbh, tha an ìre de chuimhne coimpiutair a dh ’fheumas luchd-giullachd airson na pìosan a bharrachd sin gach neuron a’ dol am meud le meud an lìonra neòil. Gus a dhol nas fhaide na an atharrais 1% den eanchainn daonna gu lèir (4). XNUMX uair barrachd cuimhne na tha ri fhaighinn anns a h-uile supercomputers an-diugh. Mar sin, bhiodh e comasach bruidhinn mu bhith a ’faighinn atharrais air an eanchainn gu lèir a-mhàin ann an co-theacsa supercomputers exascale san àm ri teachd. Seo far am bu chòir algorithm NEST an ath ghinealach obrachadh.

Supercomputers TOP-5 an t-saoghail

1. Sanway TaihuLight - Supercomputer 93 PFLOPS air a chuir air bhog ann an 2016 ann an Wuxi, Sìona. Bhon Ògmhios 2016, tha e air mullach an liosta TOP500 de supercomputers leis a’ chumhachd coimpiutaireachd as àirde san t-saoghal.

2. Tianhe-2 (Milky Way-2) na supercomputer le cumhachd coimpiutaireachd de 33,86 PFLOPS air a thogail le NUDT () ann an Sìona. Bhon Ògmhios 2013

chun Ògmhios 2016, b’ e an supercomputer as luaithe san t-saoghal.

3. Pease Dynt - dealbhadh air a leasachadh le Cray, air a chuir a-steach aig Ionad Supercomputing Nàiseanta na h-Eilbheis (). Chaidh ùrachadh o chionn ghoirid - chaidh luathaichean Nvidia Tesla K20X a chuir an àite feadhainn ùra, Tesla P100, a leig leis cumhachd coimpiutaireachd àrdachadh bho 2017 gu 9,8 PFLOPS as t-samhradh 19,6.

4. Gyokou na shàr-choimpiutair air a leasachadh le ExaScaler agus PEZY Computing. Suidhichte aig Buidheann Iapan airson Saidheans agus Teicneòlas Mara (JAMSTEC) de Institiud Geo-eòlasan Yokohama; air an aon làr ri simuladair na Talmhainn. Cumhachd: 19,14 PFLOPs.

5. Titanium na supercomputer 17,59 PFLOPS air a dhèanamh le Cray Inc. agus chaidh a chuir air bhog san Dàmhair 2012 aig Saotharlann Nàiseanta Oak Ridge anns na Stàitean Aonaichte. Bhon t-Samhain 2012 chun Ògmhios 2013, b’ e Titan an sàr-choimpiutair as luaithe san t-saoghal. Tha e an-dràsta sa chòigeamh àite, ach is e fhathast an supercomputer as luaithe anns na SA.

Bidh iad cuideachd a’ farpais airson àrd-cheannas ann an quantum

Tha IBM den bheachd nach bi anns na còig bliadhna a tha romhainn, supercomputers stèidhichte air chips silicon traidiseanta, ach tòisichidh iad air craoladh. Tha an gnìomhachas dìreach a 'tòiseachadh a' tuigsinn mar a ghabhas coimpiutairean cuantamach a chleachdadh, a rèir luchd-rannsachaidh a 'chompanaidh. Thathas an dùil gun lorg innleadairean a’ chiad phrìomh thagraidhean airson na h-innealan sin ann an dìreach còig bliadhna.

Bidh coimpiutairean Quantum a’ cleachdadh aonad coimpiutaireachd ris an canar cubitem. Bidh semiconductors àbhaisteach a’ riochdachadh fiosrachadh ann an cruth sreathan de 1 agus 0, fhad ‘s a tha qubits a’ taisbeanadh feartan cuantamach agus is urrainn dhaibh àireamhachadh a dhèanamh aig an aon àm mar 1 agus 0. Tha seo a’ ciallachadh gun urrainn dha dà qubit sreathan de 1-0, 1-1, 0-1 a riochdachadh aig an aon àm. . ., 0-0. Bidh cumhachd coimpiutaireachd a’ fàs gu mòr leis a h-uile qubit, agus mar sin gu teòiridheach dh’ fhaodadh barrachd cumhachd giollachd a bhith aig coimpiutair cuantamach le dìreach 50 qubits na na sàr-choimpiutairean as cumhachdaiche san t-saoghal.

Tha D-Wave Systems mu thràth a’ reic coimpiutair quantum, agus thathar ag ràdh gu bheil 2 ann. cuaich. Ge-tà Leth-bhreacan D-Wave(5) a dheasbad. Ged a tha cuid de luchd-rannsachaidh air an cleachdadh gu math, chan eil iad fhathast air coileanadh nas fheàrr na coimpiutairean clasaigeach agus chan eil iad feumail ach airson clasaichean sònraichte de dhuilgheadasan optimization.

5. Coimpiutaran cuantamach D-Wave

O chionn beagan mhìosan, sheall an Google Quantum AI Lab pròiseasar quantum 72-qubit ùr ris an canar cònaichean bristle (6). Is dòcha gum bi e a dh'aithghearr a 'coileanadh "quantum supremacy" le bhith a' dol thairis air supercomputer clasaigeach, co-dhiù nuair a thig e gu bhith a 'fuasgladh cuid de dhuilgheadasan. Nuair a sheallas pròiseasar quantum ìre mearachd ìosal gu leòr ann an gnìomh, faodaidh e a bhith nas èifeachdaiche na supercomputer clasaigeach le gnìomh IT air a dheagh mhìneachadh.

6. Pròiseasar quantum 72-qubit Bristlecone

An ath loidhne bha pròiseasar Google, oir san Fhaoilleach, mar eisimpleir, dh’ ainmich Intel an siostam quantum 49-qubit aige fhèin, agus thug IBM a-steach dreach 50-qubit na bu thràithe. chip intel, Loihi, tha e ùr-ghnàthach ann an dòighean eile cuideachd. Is e seo a’ chiad chuairt aonaichte “neuromorphic” a chaidh a dhealbhadh gus atharrais air mar a tha eanchainn daonna ag ionnsachadh agus a’ tuigsinn. Tha e “làn-ghnìomhach” agus bidh e ri fhaotainn do chom-pàirtichean rannsachaidh nas fhaide air adhart am-bliadhna.

Ach, chan eil seo ach toiseach, oir gus a bhith comasach air dèiligeadh ri uilebheistean sileaconach, feumaidh tu z milleanan de qubits. Tha buidheann de luchd-saidheans aig Oilthigh Teicnigeach na h-Òlaind ann an Delft an dòchas gur e an dòigh air a leithid de sgèile a choileanadh a bhith a’ cleachdadh silicon ann an coimpiutairean cuantamach, leis gu bheil na buill aca air fuasgladh fhaighinn air mar a chleachdas iad silicon gus pròiseasar quantum prògramaichte a chruthachadh.

Anns an sgrùdadh aca, a chaidh fhoillseachadh anns an iris Nature, bha an sgioba Duitseach a 'cumail smachd air cuairteachadh aon dealan a' cleachdadh lùth microwave. Ann an silicon, bhiodh an dealan a 'snìomh suas is sìos aig an aon àm, gu h-èifeachdach ga chumail na àite. Aon uair 's gun deach seo a choileanadh, cheangail an sgioba dà eleactronan ri chèile agus rinn iad prògramadh orra gus algoirmean cuantamach a ruith.

Bha e comasach a chruthachadh air bunait sileaconach pròiseasar quantum dà-phìos.

Mhìnich an Dr Tom Watson, fear de ùghdaran an sgrùdaidh, don BhBC. Ma thèid aig Watson agus an sgioba aige air eadhon barrachd eleactronan a leaghadh, dh’ fhaodadh sin ar-a-mach leantainn. pròiseasairean qubitbheir seo sinn aon cheum nas fhaisge air coimpiutairean cuantamach an ama ri teachd.

- Ge bith cò a thogas coimpiutair quantum làn-ghnìomhach, bidh e a’ riaghladh an t-saoghail Thuirt Manas Mukherjee bho Oilthigh Nàiseanta Singapore agus prìomh neach-sgrùdaidh aig an Ionad Nàiseanta airson Quantum Technology ann an agallamh o chionn ghoirid. Tha an rèis eadar na companaidhean teicneòlais as motha agus deuchainn-lannan an-dràsta ag amas air an rud ris an canar àrd-cheannas cuantamach, an ìre aig an urrainn do choimpiutair quantum àireamhachadh a dhèanamh nas fhaide na rud sam bith a tha na coimpiutairean ùr-nodha as adhartaiche a’ tabhann.

Tha na h-eisimpleirean gu h-àrd de choileanaidhean Google, IBM agus Intel a’ nochdadh gu bheil smachd aig companaidhean às na Stàitean Aonaichte (agus mar sin an stàit) san raon seo. O chionn ghoirid, ge-tà, chuir Alibaba Cloud ann an Sìona a-mach àrd-ùrlar coimpiutaireachd sgòthan stèidhichte air pròiseasar 11-qubit a leigeas le luchd-saidheans deuchainn a dhèanamh air algoirmean cuantamach ùra. Tha seo a 'ciallachadh nach eil Sìona ann an raon blocaichean coimpiutaireachd cuantamach cuideachd a' còmhdach na piorran le luaithre.

Ach, tha oidhirpean gus supercomputers quantum a chruthachadh chan ann a-mhàin dealasach mu chothroman ùra, ach cuideachd ag adhbhrachadh connspaid.

O chionn beagan mhìosan, aig a 'Cho-labhairt Eadar-nàiseanta air Quantum Technologies ann am Moscow, thuirt Alexander Lvovsky (7) bho Ionad Quantum na Ruis, a tha cuideachd na àrd-ollamh fiosaig aig Oilthigh Calgary ann an Canada, gu bheil coimpiutairean quantum inneal sgriosgun cruthachadh.

7. An t-Ollamh Alasdair Lvovsky

Dè bha e a’ ciallachadh? An toiseach, tèarainteachd didseatach. An-dràsta, tha a h-uile fiosrachadh didseatach mothachail a thèid a chuir thairis air an eadar-lìn air a chrioptachadh gus prìobhaideachd dhaoine le ùidh sa chùis a dhìon. Tha sinn mu thràth air cùisean fhaicinn far am faodadh luchd-hackers an dàta seo a ghlacadh le bhith a’ briseadh a’ chrioptachaidh.

A rèir Lvov, cha dèan coltas coimpiutair quantum ach e nas fhasa dha cybercriminals. Chan urrainn inneal crioptachaidh sam bith ris an canar an-diugh e fhèin a dhìon bho chumhachd giullachd fìor choimpiutair quantum.

Bhiodh clàran meidigeach, fiosrachadh ionmhais, agus eadhon dìomhaireachdan riaghaltasan agus buidhnean armachd rim faighinn ann am pana, a bhiodh a’ ciallachadh, mar a tha Lvovsky a ’toirt fa-near, gum faodadh teicneòlas ùr bagairt air òrdugh an t-saoghail gu lèir. Tha eòlaichean eile den bheachd gu bheil eagal nan Ruiseanaich gun stèidh, oir leigidh cruthachadh fìor-choimpiutair quantum cuideachd tòiseachadh cryptography quantum, air a mheas do-sheachanta.

Dòigh-obrach eile

A bharrachd air teicneòlasan coimpiutair traidiseanta agus leasachadh siostaman cuantamach, tha grunn ionadan ag obair air dòighean eile airson supercomputers a thogail san àm ri teachd.

Bidh a’ bhuidheann Ameireaganach DARPA a’ maoineachadh sia ionadan airson fuasglaidhean dealbhaidh coimpiutair eile. Canar gu gnàthach ris an ailtireachd a thathas a’ cleachdadh ann an innealan an latha an-diugh von Neumann ailtireachdO, tha e mu thràth seachdad bliadhna a dh'aois. Tha taic na buidhne dìon do luchd-rannsachaidh oilthigh ag amas air dòigh-obrach nas buige a leasachadh airson làimhseachadh tòrr dàta na bha a-riamh roimhe.

Buffering agus coimpiutaireachd co-shìnte Seo eisimpleirean de na dòighean ùra air a bheil na sgiobaidhean sin ag obair. eile ADA (), a tha ga dhèanamh nas fhasa tagraidhean a leasachadh le bhith ag atharrachadh an CPU agus na pàirtean cuimhne le modalan gu aon cho-chruinneachadh, seach a bhith a’ dèiligeadh ri cùisean ceangail air a’ mhàthair-mhàthair.

An-uiridh, dhearbh sgioba de luchd-rannsachaidh às an RA agus an Ruis gu soirbheachail gu bheil an seòrsa "Dust draoidheil"dhiubh sin air an deanamh suas solas agus cùis - aig a ’cheann thall nas fheàrr ann an“ coileanadh ”gu eadhon na supercomputers as cumhachdaiche.

Tha luchd-saidheans bho oilthighean Bhreatainn ann an Cambridge, Southampton agus Caerdydd agus an Russian Skolkovo Institute air mìrean cuantamach ris an canar a chleachdadh polaritonsa dh’fhaodar a mhìneachadh mar rud eadar solas agus cuspair. Is e dòigh-obrach gu tur ùr a tha seo a thaobh coimpiutaireachd coimpiutair. A rèir luchd-saidheans, faodaidh e a bhith na bhunait airson seòrsa ùr de choimpiutair a tha comasach air fuasgladh fhaighinn air ceistean nach gabh fuasgladh - ann an diofar raointean, leithid bith-eòlas, ionmhas agus siubhal fànais. Tha toraidhean an sgrùdaidh air am foillseachadh anns an iris Nature Materials.

Cuimhnich nach urrainn dha supercomputers an latha an-diugh ach bloigh bheag de na duilgheadasan a làimhseachadh. Bheir eadhon coimpiutair quantum beachd-bharail, ma thèid a thogail mu dheireadh, astar ceithir-cheàrnach aig a’ char as fheàrr airson fuasgladh fhaighinn air na duilgheadasan as iom-fhillte. Aig an aon àm, tha na polaritons a chruthaicheas "duslach sìthiche" air an cruthachadh le bhith a 'cur an gnìomh sreathan de atoman gallium, arsainic, indium agus alùmanum le giùlan laser.

Bidh na dealanan anns na sreathan sin a’ gabhail a-steach agus a’ sgaoileadh solas de dhath sònraichte. Tha polaritons deich mìle uair nas aotroime na dealanan agus faodaidh iad dùmhlachd gu leòr a ruighinn gus suidheachadh ùr a chruthachadh ris an canar Co-dhlùthachadh Bose-Einstein (ochd). Tha na h-ìrean cuantamach de polaritons ann air an sioncronadh agus a’ cruthachadh aon nì quantum macroscopach, a lorgar le tomhas photoluminescence.

8. Cuilbheart a' sealltainn co-chòrdadh Bose-Einstein

Tha e a’ tionndadh a-mach, anns an stàit shònraichte seo, gum faod co-chòrdadh polariton fuasgladh fhaighinn air an duilgheadas optimization air an tug sinn iomradh nuair a bha sinn a ’toirt cunntas air coimpiutairean quantum mòran nas èifeachdaiche na pròiseasairean stèidhichte air qubit. Tha ùghdaran sgrùdaidhean Breatannach-Ruiseanach air sealltainn, mar a bhios polaritons condense, gu bheil na h-ìrean cuantamach aca air an rèiteachadh ann an rèiteachadh a tha a rèir an ìre as ìsle de ghnìomhachd iom-fhillte.

“Tha sinn aig toiseach sgrùdadh air comas plotaichean polariton airson fuasgladh fhaighinn air duilgheadasan iom-fhillte,” sgrìobh co-ùghdar Nature Materials an t-Oll. Pavlos Lagoudakis, Ceannard Saotharlann Hybrid Photonics aig Oilthigh Southampton. “Tha sinn an-dràsta a’ sgèileadh an inneal againn gu ceudan de nodan fhad ‘s a tha sinn a’ dèanamh deuchainn air a ’chumhachd giollachd bunaiteach."

Anns na deuchainnean sin bho shaoghal ìrean cuantamach de sholas is de chùis, tha e coltach gu bheil eadhon pròiseasairean quantum rudeigin gòrach agus ceangailte gu daingeann ri fìrinn. Mar a chì thu, chan e a-mhàin gu bheil luchd-saidheans ag obair air supercomputers an latha a-màireach agus innealan an latha às deidh a-màireach, ach tha iad mu thràth a’ dealbhadh dè a thachras an latha às deidh a-màireach.

Aig an ìre seo bidh e na dhùbhlan mòr a bhith a’ ruighinn exascale, an uairsin smaoinichidh tu air na h-ath chlachan-mìle air an sgèile flop (9). Mar is dòcha gu robh thu air smaoineachadh, chan eil e gu leòr dìreach pròiseasairean agus cuimhne a chuir ris. Ma tha luchd-saidheans gu bhith a’ creidsinn, le bhith a’ faighinn a leithid de chumhachd coimpiutaireachd cumhachdach leigidh sin leinn fuasgladh fhaighinn air duilgheadasan mega a tha aithnichte dhuinn, leithid a bhith a’ lorg aillse no a’ mion-sgrùdadh dàta speurail.

9. San àm ri teachd supercomputing

Maids a’ cheist leis an fhreagairt

Dè a-nis?

Uill, a thaobh coimpiutairean cuantamach, bidh ceistean ag èirigh a thaobh carson a bu chòir an cleachdadh. A rèir an t-seann abairt, tha coimpiutairean a' fuasgladh dhuilgheadasan nach biodh ann às an aonais. Mar sin is dòcha gum bu chòir dhuinn na supermachines teachdail sin a thogail an-toiseach. An uairsin thig duilgheadasan leotha fhèin.

Dè na raointean anns am faod coimpiutairean cuantamach a bhith feumail?

Inntinn fuadain. Bidh AI () ag obair air prionnsapal ionnsachadh tro eòlas, a bhios a’ fàs nas cruinne mar a gheibhear fios air ais agus gus an tig am prògram coimpiutair gu bhith “smart”. Tha fios air ais stèidhichte air àireamhachadh de choltasachd grunn roghainnean a dh’ fhaodadh a bhith ann. Tha fios againn mu thràth gu bheil Lockheed Martin, mar eisimpleir, an dùil a choimpiutair cuantamach D-Wave a chleachdadh gus deuchainn a dhèanamh air bathar-bog autopilot a tha an-dràsta ro iom-fhillte airson coimpiutairean clasaigeach, agus tha Google a’ cleachdadh coimpiutair quantum gus bathar-bog a leasachadh a nì eadar-dhealachadh air càraichean bho chomharran-tìre. .

Modaileadh moileciuil. Taing do choimpiutairean cuantamach, bidh e comasach eadar-obrachaidhean moileciuil a mhodaladh gu ceart, a’ coimhead airson na rèiteachaidhean as fheàrr airson ath-bheachdan ceimigeach. Tha ceimigeachd Quantum cho iom-fhillte is nach urrainn dha coimpiutairean didseatach an latha an-diugh ach na moileciuilean as sìmplidh a sgrùdadh. Tha ath-bheachdan ceimigeach ann an nàdar cuantamach leis gu bheil iad a’ cruthachadh stàitean cuantamach làn-fhillte a tha a’ dol thairis air a chèile, agus mar sin is urrainn do choimpiutairean cuantamach làn-leasaichte measadh a dhèanamh air eadhon na pròiseasan as iom-fhillte. Tha leasachaidhean air a bhith aig Google mu thràth san raon seo - tha iad air modal hydrogen a mhodail. Bidh an toradh mar thoraidhean nas èifeachdaiche, bho phannalan grèine gu cungaidhean-leigheis.

Crioptaireachd. Tha siostaman tèarainteachd an-diugh an urra ri gineadh bun-sgoile èifeachdach. Faodar seo a choileanadh le coimpiutairean didseatach le bhith a’ coimhead airson a h-uile feart a dh’ fhaodadh a bhith ann, ach tha an ùine a dh ’fheumar airson sin a dhèanamh a’ fàgail “briseadh còd” cosgail agus neo-phractaigeach. Aig an aon àm, faodaidh coimpiutairean cuantamach seo a dhèanamh gu h-iongantach, nas èifeachdaiche na innealan didseatach, a 'ciallachadh gum bi dòighean tèarainteachd an latha an-diugh a' dol à bith a dh'aithghearr. Tha dòighean gealltanach de chrioptachadh cuantamach ann cuideachd a thathas a’ leasachadh gus brath a ghabhail air nàdar aon-stiùiridh dol an sàs cuantamach. Tha lìonraidhean air feadh a’ bhaile air a bhith air an nochdadh mar-thà ann an grunn dhùthchannan, agus dh’ ainmich luchd-saidheans Sìneach o chionn ghoirid gu bheil iad gu soirbheachail a’ cur photons an sàs ann an orbit saideal “quantum” gu trì stèiseanan bunaiteach air ais chun Talamh.

Modail ionmhais. Tha margaidhean an latha an-diugh am measg nan siostaman as iom-fhillte a tha ann. Ged a chaidh an uidheamachd saidheansail agus matamataigeach airson an tuairisgeul agus an smachd aca a leasachadh, tha èifeachdas nan gnìomhan sin fhathast gu ìre mhòr gu leòr air sgàth an eadar-dhealachaidh bunaiteach eadar cuspairean saidheansail: chan eil àrainneachd fo smachd ann far an urrainnear deuchainnean a dhèanamh. Gus an duilgheadas seo fhuasgladh, tha luchd-tasgaidh agus luchd-anailis air tionndadh gu coimpiutaireachd cuantamach. Is e aon bhuannachd sa bhad gu bheil an tuaiream a tha dualach do choimpiutairean cuantamach co-chòrdail ri nàdar stochastic margaidhean ionmhais. Bidh luchd-tasgaidh gu tric ag iarraidh measadh a dhèanamh air cuairteachadh bhuilean ann an àireamh mhòr de shuidheachaidhean air an cruthachadh air thuaiream.

Ro-aithris na h-aimsire. Tha Prìomh Eaconamaiche NOAA Rodney F. Weiher ag agairt gu bheil faisg air 30% de GDP na SA ($ 6 trillean) gu dìreach no gu neo-dhìreach an urra ris an t-sìde. airson cinneasachadh bìdh, còmhdhail agus reic. Mar sin, bhiodh an comas ro-innse nas fheàrr air an aura glè fheumail ann an iomadh raon, gun luaidh air an ùine nas fhaide a chaidh a shònrachadh airson dìon mòr-thubaist nàdarra. Tha meur nàiseanta eòlas-sìde na RA, Oifis na Sìde, air tòiseachadh mar-thà a’ tasgadh ann an innleachdan mar seo gus coinneachadh ris na feumalachdan cumhachd is so-ruigsinneachd a dh’ fheumas i dèiligeadh riutha bho 2020 air adhart, agus tha iad air aithisg fhoillseachadh air na feumalachdan coimpiutaireachd neo-sheasmhach aca fhèin.

Fiosaig Particle. Gu tric bidh modalan fiosaig gràinean cruaidh mar fhuasglaidhean air leth toinnte, toinnte a dh’ fheumas tòrr ùine coimpiutaireachd airson samhlaidhean àireamhach. Tha seo gan dèanamh air leth freagarrach airson coimpiutaireachd cuantamach, agus tha luchd-saidheans air brath a ghabhail air seo mu thràth. Chleachd luchd-rannsachaidh aig Oilthigh Innsbruck agus an Institiud airson Quantum Optics agus Quantum Information (IQOQI) siostam quantum prògramaichte o chionn ghoirid gus an atharrais seo a dhèanamh. A rèir foillseachadh ann an Nature, chleachd a 'bhuidheann dreach sìmplidh de choimpiutair quantum anns an do rinn ions obraichean loidsigeach, na ceumannan bunaiteach ann an àireamhachadh coimpiutair sam bith. Sheall an atharrais aonta iomlan leis na fìor dheuchainnean air an fhiosaig a chaidh a mhìneachadh. arsa am fiosaig teòiridheach Peter Zoller. -