Den Horizont vun der fréierer - an doriwwer eraus ...

Engersäits sollen se eis hëllefen de Kriibs ze besiegen, d'Wieder präzis virauszesoen an d'Atomfusioun ze beherrschen. Op der anerer Säit ginn et Ängscht, datt se weltwäit Zerstéierung verursaachen oder d'Mënschheet versklaven. Am Moment sinn awer d'Computermonsteren nach ëmmer net fäeg grouss Gutt an universell Béis zur selwechter Zäit ze maachen.

An de 60er hunn déi effizientste Computeren d'Kraaft megaflops (Millioune vu schwiewend Punkt Operatiounen pro Sekonn). Éischt Computer mat Veraarbechtung Muecht méi héich 1 GFLOPS (gigaflops) war Kreesch 2, produzéiert vum Cray Research am Joer 1985. Den éischte Modell mat Veraarbechtungskraaft iwwer 1 TFLOPS (teraflops) war ASCI Rot, erstallt vun Intel am Joer 1997. Power 1 PFLOPS (petaflops) erreecht Roadrunner, verëffentlecht vun IBM am Joer 2008.

Den aktuelle Rechenkraaftrekord gehéiert zum chinesesche Sunway TaihuLight an ass 9 PFLOPS.

Och wann, wéi Dir gesitt, déi mächtegst Maschinnen nach net Honnerte vu Petaflops erreecht hunn, ëmmer méi exascale Systemeran deem d'Muecht muss Rechnung gedroe ginn exaflopsach (EFLOPS), d.h. iwwer méi wéi 1018 Operatiounen pro Sekonn. Wéi och ëmmer, sou entwécklungen sinn nach ëmmer nëmmen an der stadium vu projeten vu variabelen grad vun raffinement.

REDUKTIONEN (, Schwemmpunktoperatioune pro Sekonn) ass eng Eenheet vu Rechenkraaft, déi haaptsächlech a wëssenschaftleche Applikatiounen benotzt gëtt. Et ass méi villsäiteg wéi de virdru benotzte MIPS Block, dat heescht d'Zuel vun de Prozessorinstruktiounen pro Sekonn. E Flop ass keen SI, awer et kann als Eenheet vun 1/s interpretéiert ginn.

Dir braucht eng Exascale fir Kriibs

En Exaflops, oder dausend Petaflops, ass méi wéi all déi Top XNUMX Supercomputer kombinéiert. D'Wëssenschaftler hoffen, datt eng nei Generatioun vu Maschinnen mat esou Kraaft Duerchbréch a verschiddene Beräicher bréngt.

Exascale Rechenkraaft kombinéiert mat séier fortschrëtter Maschinn Léieren Technologien soll zum Beispill endlech hëllefen Kriibs Code knacken. D'Quantitéit un Donnéeën déi Dokteren mussen hunn fir Kriibs ze diagnostizéieren an ze behandelen ass sou enorm datt et schwéier ass fir konventionell Computere mat der Aufgab ze këmmeren. An enger typescher Single Tumor Biopsie-Studie gi méi wéi 8 Millioune Miessunge gemaach, während deenen d'Dokteren d'Verhalen vum Tumor analyséieren, seng Äntwert op pharmakologesch Behandlung an den Effekt op de Kierper vum Patient. Dëst ass e richtegen Ozean vun Daten.

sot de Rick Stevens vum US Department of Energy (DOE) Argonne Laboratory. -

Kombinéiert medezinesch Fuerschung mat Rechenkraaft, Wëssenschaftler schaffen un CANDLE neural Netzwierk System (). Dëst erlaabt Iech e Behandlungsplang virauszesoen an z'entwéckelen, deen op den individuellen Bedierfnesser vun all Patient ugepasst ass. Dëst wäert d'Wëssenschaftler hëllefen d'molekulare Basis vu Schlësselproteininteraktiounen ze verstoen, prévisiv Medikamentreaktiounsmodeller z'entwéckelen an optimal Behandlungsstrategien virzeschloen. Argonne mengt datt Exascale Systemer fäeg sinn d'CANDLE Applikatioun 50 bis 100 Mol méi séier ze lafen wéi déi mächtegst Supermaschinnen déi haut bekannt sinn.

Dofir freeë mir eis op d'Erscheinung vun exascale Supercomputeren. Wéi och ëmmer, déi éischt Versioune wäerten net onbedéngt an den USA erschéngen. Natierlech sinn d'USA an der Course fir se ze kreéieren, an d'lokal Regierung an engem Projet bekannt als Aurora kooperéiert mat AMD, IBM, Intel an Nvidia, beméit sech virun auslännesche Konkurrenten ze kommen. Dëst soll awer net virum 2021 geschéien. Mëttlerweil, am Januar 2017, hunn chinesesch Experten d'Schafung vun engem exascale Prototyp ugekënnegt. E voll funktionéierende Modell vun dëser Aart vu Berechnungsunitéit ass - tanz-3 - et ass awer onwahrscheinlech datt et an den nächste Jore fäerdeg wäert sinn.

D'Chinesen halen fest

De Fakt ass datt zënter 2013 Chinesesch Entwécklungen d'Lëscht vun de mächtegste Computeren op der Welt hunn. Hien huet jorelaang dominéiert tanz-2an elo gehéiert d'Palme zu de genannten Sunway TaihuLiicht. Et gëtt ugeholl datt dës zwee mächtegst Maschinnen am Mëttelräich vill méi staark sinn wéi all XNUMX Supercomputer am US Department of Energy.

Amerikanesch Wëssenschaftler wëllen natierlech déi féierend Positioun, déi se viru fënnef Joer haten, erëmgewannen, a schaffen un engem System, deen hinnen dat erlaabt. Et gëtt am Oak Ridge National Laboratory zu Tennessee gebaut. Sommet (2), e Supercomputer, dee spéider dëst Joer geplangt ass. Et iwwerschreift d'Kraaft vum Sunway TaihuLight. Et gëtt benotzt fir nei Materialer ze testen an z'entwéckelen, déi méi staark a méi hell sinn, fir den Interieur vun der Äerd mat akustesche Wellen ze simuléieren an Astrophysikprojeten z'ënnerstëtzen, déi den Urspronk vum Universum ënnersichen.

2. Raumplang vum Sommet Supercomputer

Am genannten Argonne National Laboratory plangen d'Wëssenschaftler geschwënn en nach méi séier Apparat ze bauen. Bekannt als A21D'Performance gëtt erwaart 200 petaflops ze erreechen.

Japan hëlt och un der Supercomputer Course deel. Och wann et viru kuerzem vun der US-China Rivalitéit e bëssen iwwerschatt gouf, ass et dëst Land dat plangt ze lancéieren ABC System (), ubitt 130 petaflops vun Muecht. D'Japaner hoffen datt sou e Supercomputer ka benotzt ginn fir AI (kënschtlech Intelligenz) oder Deep Learning z'entwéckelen.

Mëttlerweil huet d'Europaparlament just decidéiert en EU Milliarden Euro Supercomputer ze bauen. Dëst Rechenmonster fänkt seng Aarbecht fir d'Fuerschungszentre vun eisem Kontinent um Tour vun 2022 an 2023 un. D'Maschinn wäert bannent gebaut ginn EuroGPK Projeta säi Bau gëtt vun de Memberstaaten finanzéiert - also wäert Polen och un dësem Projet deelhuelen. Seng virausgesot Kraaft gëtt allgemeng als "Pre-Exascale" bezeechent.

Bis elo, laut dem 2017 Ranking, vun de fënnefhonnert schnellsten Supercomputeren op der Welt, China huet 202 esou Maschinnen (40%), während Amerika 144 (29%) kontrolléiert.

China benotzt och 35% vun der Rechenkraaft vun der Welt am Verglach zu 30% an den USA. Déi nächst Länner mat de meeschte Supercomputer op der Lëscht sinn Japan (35 Systemer), Däitschland (20), Frankräich (18) a Groussbritannien (15). Et ass derwäert ze bemierken datt, onofhängeg vum Hierkonftsland, all fënnefhonnert vun de mächtegste Supercomputer verschidde Versioune vu Linux benotzen ...

Si designen selwer

Supercomputer si schonn e wäertvollt Tool fir d'Wëssenschaft an d'Technologie Industrien z'ënnerstëtzen. Si erlaben d'Fuerscher an d'Ingenieuren stänneg Fortschrëtter ze maachen (an heiansdo souguer rieseg Sprangen no vir) a Beräicher wéi Biologie, Wieder- a Klimaprognosen, Astrophysik an Atomwaffen.

De Rescht hänkt vun hirer Kraaft of. Iwwer déi nächst Joerzéngte kann d'Benotzung vu Supercomputer d'wirtschaftlech, militäresch a geopolitesch Situatioun vun deene Länner wesentlech änneren, déi Zougang zu dëser Zort vun modernsten Infrastrukturen hunn.

De Fortschrëtt an dësem Beräich ass sou séier datt den Design vun neie Generatioune vu Mikroprozessoren och fir vill mënschlech Ressourcen ze schwéier ginn ass. Aus dësem Grond spillen fortgeschratt Computersoftware a Supercomputer ëmmer méi eng Haaptroll an der Entwécklung vu Computeren, och déi mam Präfix "Super".

3. Japanesch Supercomputer

Pharmazeutesch Firmen wäerte geschwënn fäeg sinn voll ze bedreiwen dank Informatik Supermuecht eng grouss Zuel vu mënschleche Genome veraarbecht, Déieren a Planzen, déi hëllefen, nei Medikamenter a Behandlungen fir verschidde Krankheeten ze kreéieren.

En anere Grond (eigentlech ee vun den Haapt) firwat d'Regierungen esou vill an d'Entwécklung vu Supercomputer investéieren. Méi effizient Gefierer wäerten zukünfteg militäresch Cheffen hëllefen, kloer Kampfstrategien an all Kampfsituatioun z'entwéckelen, erlaben d'Entwécklung vu méi efficace Waffensystemer, an och ënnerstëtzen d'Haftpflicht an d'Intelligenz Agenturen fir potenziell Geforen am Viraus z'identifizéieren.

Net genuch Kraaft fir Gehir Simulatioun

Nei Supercomputer sollen hëllefen den natierlechen Supercomputer ze entschlësselen, deen eis scho laang bekannt ass - de mënschleche Gehir.

Eng international Team vu Wëssenschaftler huet viru kuerzem en Algorithmus entwéckelt, deen e wichtege neie Schrëtt duerstellt fir d'neurale Verbindungen vum Gehir ze modelléieren. Nei NET-Algorithmus, beschriwwen an engem Open Access Pabeier publizéiert an Frontiers in Neuroinformatics, gëtt erwaart datt 100 Milliarde verbonne Neuronen am mënschleche Gehir op Supercomputer simuléiert ginn. Wëssenschaftler vum däitsche Fuerschungszentrum Jülich, der norwegescher Universitéit fir Liewenswëssenschaften, der Universitéit Aachen, dem japanesche RIKEN Institut an dem KTH Royal Institute of Technology zu Stockholm waren an der Aarbecht involvéiert.

Zënter 2014 lafen grouss-Skala neural Netzwierk Simulatioune op den RIKEN a JUQUEEN Supercomputer am Jülich Supercomputing Center an Däitschland, déi d'Verbindunge vun ongeféier 1% vun Neuronen am mënschleche Gehir simuléieren. Firwat nëmmen esou vill? Kann Supercomputer de ganze Gehir simuléieren?

D'Susanne Kunkel vun der schwedescher Firma KTH erkläert.

Wärend der Simulatioun muss en Neuronaktiounspotenzial (kuerz elektresch Impulser) un ongeféier all 100 Leit geschéckt ginn. kleng Computeren genannt Wirbelen, all mat enger Zuel vun Prozessor equipéiert, datt déi aktuell Berechnungen Leeschtunge. All Node kontrolléiert wéi eng vun dësen Impulser mat de virtuelle Neuronen verbonne sinn, déi an dësem Node existéieren.

4. Modelléiere vun de Gehirverbindunge vun Neuronen, d.h. mir sinn nëmmen um Ufank vun der Rees (1%)

Selbstverständlech ass d'Quantitéit u Computerspeicher erfuerderlech vu Prozessoren fir dës zousätzlech Bits pro Neuron erop mat der Gréisst vum neurale Netzwierk. Fir iwwer d'1% Simulatioun vum ganze mënschleche Gehir ze goen (4) géif erfuerderen XNUMX Mol méi Erënnerung wéi dat wat haut an all Supercomputer verfügbar ass. Dofir wier et méiglech ze schwätzen iwwer d'Simulatioun vum ganze Gehir nëmmen am Kontext vun zukünfteg exascale Supercomputeren. Dëst ass wou déi nächst Generatioun NEST Algorithmus soll funktionnéieren.

TOP-5 Supercomputer vun der Welt

1. Sunway TaihuLight - En 93 PFLOPS Supercomputer lancéiert am Joer 2016 zu Wuxi, China. Zënter Juni 2016 ass et op der TOP500 Lëscht vun Supercomputer mat der héchster Rechenkraaft op der Welt.

2. Tianhe-2 (Mëllechstrooss-2) ass e Supercomputer mat enger Rechenkraaft vun 33,86 PFLOPS gebaut vum NUDT () a China. Vun Juni 2013 un

bis Juni 2016 war et de schnellsten Supercomputer op der Welt.

3. Piz Daint - en Design entwéckelt vum Cray, am Schwäizer National Supercomputing Center installéiert (). Et gouf viru kuerzem aktualiséiert - Nvidia Tesla K20X Beschleuniger goufe mat neien ersat, Tesla P100, wat et méiglech gemaach huet Rechenkraaft vun 2017 op 9,8 PFLOPS am Summer vum 19,6 ze erhéijen.

4. Gyokou ass e Supercomputer entwéckelt vun ExaScaler a PEZY Computing. An der Japaner Agentur fir Marine Wëssenschaft an Technologie (JAMSTEC) vum Yokohama Institut fir Geowëssenschaften; um selwechte Stack wéi den Äerdsimulator. Muecht: 19,14 PFLOPs.

5. Titan ass e 17,59 PFLOPS Supercomputer hiergestallt vum Cray Inc. a lancéiert am Oktober 2012 am Oak Ridge National Laboratory an den USA. Vun November 2012 bis Juni 2013 war Titan de schnellsten Supercomputer op der Welt. Et ass de Moment op der fënnefter Plaz, awer ass ëmmer nach de schnellsten Supercomputer an den USA.

Si konkurréiere och fir Iwwerhand am Quantephysik

IBM mengt datt an den nächste fënnef Joer net Supercomputer baséiert op traditionelle Siliziumchips, awer d'Sendung fänken. D'Industrie fänkt just un ze verstoen wéi Quantecomputer kënne benotzt ginn, laut de Fuerscher vun der Firma. D'Ingenieure ginn erwaart déi éischt grouss Uwendungen fir dës Maschinnen a just fënnef Joer z'entdecken.

Quantecomputer benotzen eng Rechen Eenheet genannt kubitem. Gewéinlech Hallefleit representéieren Informatioun a Form vu Sequenzen vun 1 an 0, während Qubits Quanteeigenschaften weisen a gläichzäiteg Berechnungen als 1 an 0 kënne maachen. . ., 1-0. Rechenkraaft wiisst exponentiell mat all Qubit, also theoretesch kéint e Quantecomputer mat just 1 Qubits méi Veraarbechtungskraaft hunn wéi déi mächtegst Supercomputer vun der Welt.

D-Wave Systems verkeeft schonn e Quantecomputer, vun deem et gesot gëtt 2. qubits. Allerdéngs D-Wav Kopiene(5) diskutabel sinn. Och wann e puer Fuerscher se gutt genotzt hunn, hunn se ëmmer nach net klassesch Computeren iwwerpréift a sinn nëmme nëtzlech fir verschidde Klassen vun Optimisatiounsproblemer.

5. D-Wave Quantecomputer

Virun e puer Méint huet de Google Quantum AI Lab en neien 72-Qubit Quanteprozessor genannt Borstel Kegel (6). Et kann geschwënn "Quantesupremacy" erreechen andeems se e klassesche Supercomputer iwwerschreiden, op d'mannst wann et drëm geet e puer Probleemer ze léisen. Wann e Quanteprozessor e genuch niddereg Fehlerquote an der Operatioun weist, kann et méi effizient sinn wéi e klassesche Supercomputer mat enger gutt definéierter IT Aufgab.

6. Bristlecone 72 Qubit Quantephysik Prozessor

Nächst an der Linn war de Google Prozessor, well am Januar zum Beispill Intel säin eegene 49-Qubit Quantesystem ugekënnegt huet, a fréier IBM huet eng 50-Qubit Versioun agefouert. Intel Chip, Laang, et ass och op aner Manéier innovativ. Et ass deen éischten "neuromorphesche" integréierte Circuit entwéckelt fir ze mimikéieren wéi de mënschleche Gehir léiert a versteet. Et ass "voll funktionell" a wäert spéider dëst Joer fir Fuerschungspartner verfügbar sinn.

Allerdéngs ass dëst nëmmen den Ufank, well fir mat Silicon Monsteren ze këmmeren, braucht Dir z Millioune Qubits. Eng Grupp vu Wëssenschaftler vun der hollännescher Technescher Universitéit zu Delft hofft datt de Wee fir sou Skala z'erreechen ass Silizium a Quantecomputer ze benotzen, well hir Memberen eng Léisung fonnt hunn wéi Silizium benotzt gëtt fir e programméierbare Quanteprozessor ze kreéieren.

An hirer Studie, publizéiert an der Zäitschrëft Nature, huet d'hollännesch Team d'Rotatioun vun engem eenzegen Elektron kontrolléiert mat Hëllef vu Mikrowellenergie. Am Silizium dréint den Elektron gläichzäiteg op an erof, an hält se effektiv op der Plaz. Eemol dat erreecht gouf, huet d'Team zwee Elektronen matenee verbonnen an se programméiert fir Quantenalgorithmen auszeféieren.

Et war méiglech op Basis vu Silizium ze kreéieren zwee-Bit Quantephysik Prozessor.

Den Dr Tom Watson, ee vun den Autoren vun der Studie, erkläert der BBC. Wann Watson a seng Equipe et fäerdeg bréngen nach méi Elektronen ze fusionéieren, kann et zu enger Rebellioun féieren. Qubit Prozessorendëst bréngt eis ee Schrëtt méi no un d'Quantecomputer vun der Zukunft.

- Wien e voll funktionnéierende Quantecomputer baut, wäert d'Welt regéieren De Manas Mukherjee vun der National University of Singapore an Haaptenquêteur am National Center for Quantum Technology sot viru kuerzem an engem Interview. D'Course tëscht de gréissten Technologiefirmen a Fuerschungslaboe konzentréiert sech momentan op de sougenannte quantum Iwwerhand, de Punkt op deem e Quantecomputer Berechnunge maache kann iwwer alles wat déi fortgeschratt modern Computeren ubidden.

Déi uewe genannte Beispiller vun den Erreeche vu Google, IBM an Intel weisen datt Firmen aus den USA (an dofir de Staat) an dësem Beräich dominéieren. Wéi och ëmmer, China's Alibaba Cloud huet viru kuerzem eng 11-Qubit Cloud Computing Plattform gestart, déi Wëssenschaftler erlaabt nei Quantenalgorithmen ze testen. Dëst bedeit datt China am Beräich vu Quantecomputerblocken och d'Biren net mat Asche bedeckt.

Wéi och ëmmer, Efforte fir Quantesupercomputer ze kreéieren sinn net nëmmen begeeschtert iwwer nei Méiglechkeeten, mee verursaachen och Kontrovers.

Virun e puer Méint, während der Internationaler Konferenz iwwer Quantetechnologien zu Moskau, sot den Alexander Lvovsky (7) vum russesche Quantezentrum, deen och Professer fir Physik op der University of Calgary a Kanada ass, datt Quantecomputer Zerstéierung Outilouni schafen.

7. Professor Alexander Lvovsky

Wat huet hie gemengt? Éischtens, digital Sécherheet. De Moment ass all sensibel digital Informatioun iwwer den Internet iwwerdroen verschlësselte fir d'Privatsphär vun interesséierte Parteien ze schützen. Mir hu scho Fäll gesinn, wou Hacker dës Donnéeën ofbriechen kënnen andeems d'Verschlësselung briechen.

Laut Lvov wäert d'Erscheinung vun engem Quantecomputer et nëmme méi einfach maachen fir Cyberkrimineller. Keen Verschlësselungsinstrument, dat haut bekannt ass, ka sech virun der Veraarbechtungskraaft vun engem richtege Quantecomputer schützen.

Medizinesch records, finanziell Informatioun, a souguer d'Geheimnisser vu Regierungen a Militärorganisatiounen wieren an enger Pan verfügbar, wat bedeit, wéi de Lvovsky bemierkt, datt nei Technologie déi ganz Weltuerdnung bedroht. Aner Experten gleewen datt d'Ängscht vun de Russen onbegrënnt sinn, well d'Schafung vun engem richtege Quante Supercomputer och erlaabt Quantekryptering initiéieren, gëtt als onverstéierbar ugesinn.

Eng aner Approche

Nieft der traditioneller Computertechnologien an der Entwécklung vu Quantesystemer schaffen verschidden Zentren un aner Methoden fir Supercomputer vun der Zukunft ze bauen.

Déi amerikanesch Agence DARPA finanzéiert sechs Zentren fir alternativ Computerdesignléisungen. D'Architektur, déi a modernen Maschinnen benotzt gëtt, gëtt konventionell genannt Architektur von NeumannOh, hien huet schonn siwwenzeg Joer. D'Ënnerstëtzung vun der Verteidegungsorganisatioun fir Universitéitsfuerscher zielt eng méi schlau Approche fir grouss Quantitéiten un Daten ze handhaben wéi jee virdrun.

Buffer a parallel Rechenzäit Hei sinn e puer Beispiller vun den neie Methoden un deenen dës Teams schaffen. Eng aner ADA (), wat d'Applikatiounsentwécklung vereinfacht andeems d'CPU an d'Erënnerungskomponente mat Moduler an eng Versammlung ëmgewandelt ginn, anstatt mat Themen vun hirer Verbindung um Motherboard ze këmmeren.

D'lescht Joer huet e Team vu Fuerscher aus Groussbritannien a Russland erfollegräich bewisen datt d'Typ "Magic Dust"aus deem se zesummegesat sinn Liicht a Matière - schlussendlech superior an "Leeschtung" fir souguer déi mächtegst Supercomputer.

Wëssenschaftler vun de briteschen Universitéite vu Cambridge, Southampton a Cardiff an dem russesche Skolkovo Institut hunn Quantepartikelen benotzt vum polaritonwat als eppes tëscht Liicht a Matière definéiert ka ginn. Dëst ass eng komplett nei Approche fir Computerinformatik. Laut Wëssenschaftler kann et d'Basis vun enger neier Zort Computer bilden, déi fäeg ass, aktuell onléisbare Froen ze léisen - a verschiddene Beräicher, wéi Biologie, Finanzen a Weltraumreesen. D'Resultater vun der Studie ginn an der Zäitschrëft Nature Materials publizéiert.

Denkt drun datt d'Supercomputer vun haut nëmmen e klengen Deel vun de Probleemer handhaben. Och en hypotheteschen Quantecomputer, wann e schlussendlech gebaut gëtt, wäert am beschten eng quadratesch Geschwindegkeet bidden fir déi komplexst Problemer ze léisen. Mëttlerweil ginn d'Polaritonen, déi "Fee Stëbs" kreéieren, erstallt andeems Schichten vu Gallium, Arsen, Indium an Aluminiumatome mat Laserstrahlen aktivéiert ginn.

D'Elektronen an dëse Schichten absorbéieren a emittéieren Liicht vun enger bestëmmter Faarf. Polaritonen sinn zéngdausend Mol méi hell wéi Elektronen a kënne genuch Dicht erreechen fir en neien Zoustand vun der Matière ze ginn bekannt als Bose-Einstein Kondensat (aacht). D'Quantephase vu Polaritonen dran sinn synchroniséiert a bilden en eenzegt makroskopescht Quantenobjekt, deen duerch Photolumineszenzmiessunge festgestallt ka ginn.

8. Komplott weist e Bose-Einstein Kondensat

Et stellt sech eraus datt an dësem bestëmmte Staat e Polariton Kondensat den Optimiséierungsproblem léise kann, dee mir ernimmt hunn, wa mir Quantecomputer vill méi effizient beschreiwen wéi Qubit-baséiert Prozessoren. D'Auteuren vu britesch-russesche Studien hu gewisen, datt wann Polaritonen kondenséieren, hir Quantephasen an enger Konfiguratioun arrangéiert sinn, déi dem absolute Minimum vun enger komplexer Funktioun entsprécht.

"Mir sinn am Ufank vun der Entdeckung vum Potenzial vu Polariton-Plots fir komplex Probleemer ze léisen", schreift Nature Materials Co-Autor Prof. Pavlos Lagoudakis, Chef vum Hybrid Photonics Laboratory op der University of Southampton. "Mir scaléieren de Moment eisen Apparat op Honnerte vun Noden wärend mir déi ënnerierdesch Veraarbechtungskraaft testen."

An dësen Experimenter aus der Welt vun subtile Quantephasen vu Liicht a Matière schéngen souguer Quanteprozessoren eppes knaschteg ze sinn a fest mat der Realitéit verbonnen. Wéi Dir gesitt, schaffen d'Wëssenschaftler net nëmmen un de Supercomputer vu muer an de Maschinnen vun iwwermuer, mä si plangen schonn, wat iwwermuer geschitt.

Zu dësem Zäitpunkt ass d'Exascale z'erreechen eng ganz Erausfuerderung, dann denkt Dir un déi nächst Meilesteen op der Flop Skala (9). Wéi Dir vläicht virgestallt hutt, just d'Prozessoren an d'Erënnerung derbäi ze addéieren ass net genuch. Wann d'Wëssenschaftler solle gleewen, sou eng mächteg Rechenkraaft z'erreechen erlaabt eis Megaprobleme ze léisen, déi eis bekannt sinn, wéi zB Kriibs z'entschlësselen oder astronomesch Donnéeën ze analyséieren.

9. D'Zukunft vun Supercomputing

Match d'Fro mat der Äntwert

Wat d'nächst?

Gutt, am Fall vu Quantecomputer stelle sech Froen, fir wat se solle benotzt ginn. Nom ale Spréchwuert léisen Computeren Problemer, déi ouni si net géifen existéieren. Also sollte mir wahrscheinlech fir d'éischt dës futuristesch Supermaschinnen bauen. Da komme Problemer vu sech selwer.

A wéi enge Beräicher kënne Quantecomputer nëtzlech sinn?

Kënschtlech Intelligenz. AI () funktionnéiert nom Prinzip vum Léieren duerch Erfahrung, wat ëmmer méi genee gëtt wéi de Feedback kritt gëtt a bis de Computerprogramm "schlau" gëtt. De Feedback baséiert op Berechnungen vun de Wahrscheinlechkeeten vun enger Rei vu méiglechen Optiounen. Mir wëssen schon datt Lockheed Martin, zum Beispill, plangt säin D-Wave Quantecomputer ze benotzen fir Autopilot Software ze testen déi momentan ze komplex ass fir klassesch Computeren, a Google benotzt e Quantecomputer fir Software z'entwéckelen déi Autoen vu Landmarken ënnerscheeden kann.

Molekulare Modeller. Dank Quantecomputer ass et méiglech molekulare Interaktiounen präziist ze modelléieren, fir déi optimal Konfiguratiounen fir chemesch Reaktiounen ze sichen. D'Quantechemie ass sou komplex datt modern digital Computeren nëmmen déi einfachst Moleküle analyséiere kënnen. Chemesch Reaktiounen si Quantephysik an der Natur well se héich verwéckelt Quantezoustand kreéieren, déi sech géigesäiteg iwwerlappen, sou datt voll entwéckelt Quantecomputer souguer déi komplexste Prozesser einfach evaluéieren. Google huet schonn Entwécklungen an dësem Beräich - si hunn d'Waasserstoffmolekül modelléiert. D'Resultat wäert méi effizient Produkter sinn, vu Solarpanneauen bis Medikamenter.

Kryptographie. Sécherheetssystemer hänken haut vun effizienter primärer Generatioun of. Dëst kann mat digitale Computeren erreecht ginn andeems Dir all méiglech Faktor kuckt, awer déi vill Zäit déi néideg ass fir dat ze maachen mécht et deier an onpraktesch fir "de Code ze briechen". Mëttlerweil kënnen Quantecomputer dat exponentiell maachen, méi effizient wéi digital Maschinnen, dat heescht datt d'Sécherheetsmethoden vun haut geschwënn verouderd ginn. Et ginn och villverspriechend Quanteverschlësselungsmethoden, déi entwéckelt gi fir vun der unidirektionaler Natur vu Quanteverschlësselung ze profitéieren. Citywide Netzwierker si scho a verschiddene Länner demonstréiert ginn, a Chinesesch Wëssenschaftler hunn viru kuerzem ugekënnegt datt se erfollegräich agefälschte Photonen vun engem ëmkreesend "Quantesatellit" op dräi getrennte Basisstatiounen zréck op d'Äerd schécken.

Finanzmodelléierung. Modern Mäert gehéieren zu de komplexste Systemer déi existéieren. Och wann de wëssenschaftlechen a mathemateschen Apparat fir hir Beschreiwung a Kontroll entwéckelt gouf, ass d'Effizienz vun esou Aktivitéiten nach ëmmer gréisstendeels net genuch wéinst dem fundamentalen Ënnerscheed tëscht wëssenschaftleche Disziplinnen: et gëtt kee kontrolléiert Ëmfeld an deem Experimenter kënne gemaach ginn. Fir dëse Problem ze léisen, hunn Investisseuren an Analysten sech op Quantecomputer ëmgewandelt. Een direkten Virdeel ass datt d'Zoufällegkeet, déi an de Quantecomputer inherent ass, konsequent mat der stochastescher Natur vun de Finanzmäert ass. Investisseuren wëllen dacks d'Verdeelung vun de Resultater an enger ganz grousser Zuel vu zoufälleg generéierten Szenarie evaluéieren.

Wiederprevisioun. NOAA Chief Economist Rodney F. Weiher behaapt datt bal 30% vum US PIB ($6 Billioun) direkt oder indirekt vum Wieder ofhängeg sinn. fir Liewensmëttelproduktioun, Transport an Retail. Sou wier d'Fähigkeit, d'Aura besser virauszesoen, a ville Beräicher ganz nëtzlech, fir net ze schwätzen vun der méi laanger Zäit, déi fir Naturkatastrophenschutz zougewisen ass. De UK nationalen meteorologeschen Aarm, de Met Office, huet scho ugefaang an esou Innovatiounen z'investéieren fir d'Kraaft- a Skalierbarkeetsbedürfnisser z'erhalen, mat deenen et vun 2020 un erreechbar ass, an huet e Bericht iwwer seng eegen Exascale Rechenbedierfnesser publizéiert.

Partikel Physik. Solid Partikelphysik Modeller sinn dacks extrem komplex, komplizéiert Léisungen déi vill Rechenzäit fir numeresch Simulatioune erfuerderen. Dëst mécht se ideal fir Quanteberechenung, a Wëssenschaftler hu scho kapitaliséiert op dëst. Fuerscher vun der Universitéit Innsbruck an dem Institut fir Quanteoptik a Quanteninformatioun (IQOQI) hunn viru kuerzem e programméierbare Quantesystem benotzt fir dës Simulatioun auszeféieren. Laut enger Verëffentlechung an der Natur huet d'Grupp eng einfach Versioun vun engem Quantecomputer benotzt, an deem Ionen logesch Operatiounen gemaach hunn, d'Basis Schrëtt an all Computerrechnung. D'Simulatioun huet komplett Accord mat den realen Experimenter vun der beschriwwener Physik gewisen. seet den theoretesche Physiker Peter Zoller. -