Ny faravodilanitra amin'ny teo aloha - ary mihoatra ...

Amin'ny lafiny iray, tokony hanampy antsika handresy ny homamiadana izy ireo, haminavina tsara ny toetr'andro, ary hahafehy ny fusion nokleary. Etsy an-danin’izany, misy ny tahotra sao hiteraka fandringanana maneran-tany na hanandevo ny olombelona. Amin'izao fotoana izao anefa, ireo biby goavam-be amin'ny kajy dia mbola tsy afaka manao ny tsara lehibe sy ny faharatsiana manerantany amin'ny fotoana iray ihany.

Tamin'ny taona 60, ny solosaina mahomby indrindra dia nanana ny hery megaflops (hetsika mitsinkafona an-tapitrisany isan-tsegondra). Solosaina voalohany manana hery fanodinana ambony 1 GFLOPS (gigaflops). Cray 2, novokarin'ny Cray Research tamin'ny 1985. Ny modely voalohany amin'ny hery fanodinana mihoatra ny 1 TFLOPS (teraflops). ASCI Red, noforonin'ny Intel tamin'ny 1997. Tonga ny hery 1 PFLOPS (petaflops). mpandeha an-tongotra, navoakan'ny IBM tamin'ny 2008.

An'ny Sunway TaihuLight Shinoa ny firaketana herinaratra informatika ankehitriny ary 9 PFLOPS.

Na dia, araka ny hitanao, ny milina mahery indrindra dia mbola tsy nahatratra an-jatony petaflops, bebe kokoa rafitra exascaleizay tsy maintsy raisina ny fahefana exaflopsach (EFLOPS), i.e. manodidina ny 1018 mahery isan-tsegondra. Na izany aza, ny famolavolana toy izany dia mbola eo amin'ny sehatry ny tetikasa amin'ny ambaratonga samihafa amin'ny fahaiza-manao.

fihenan'ny (, fampandehanana teboka mitsingevana isan-tsegondra) dia singan'ny herin'ny informatika ampiasaina indrindra amin'ny fampiharana siantifika. Mahavariana kokoa noho ny bloc MIPS teo aloha, izay midika ny isan'ny toromarika processeur isan-tsegondra. Ny flop dia tsy SI, fa azo adika ho singa iray misy 1/s.

Mila exascale ho an'ny homamiadana ianao

Exaflops, na petaflops arivo, dia mihoatra noho ireo supercomputers XNUMX ambony rehetra mitambatra. Manantena ny mpahay siansa fa ny milina vaovao manana hery toy izany dia hitondra fandrosoana amin'ny sehatra samihafa.

Ny herin'ny computing exascale miaraka amin'ny teknolojia fianarana milina mandroso haingana dia tokony hanampy, ohatra, farany. vakio ny code cancer. Ny habetsaky ny angon-drakitra tsy maintsy ananan'ny dokotera mba hamantarana sy hitsaboana ny homamiadana dia tena goavana ka sarotra ho an'ny solosaina mahazatra ny miatrika ilay asa. Amin'ny fandalinana biopsy fivontosana tokana mahazatra, fandrefesana maherin'ny 8 tapitrisa no raisina, izay anadihadian'ny dokotera ny fihetsiky ny fivontosana, ny valin'ny fitsaboana amin'ny pharmacological ary ny fiantraikany amin'ny vatan'ny marary. Tena ranomasin'ny angon-drakitra izany.

hoy i Rick Stevens avy ao amin'ny Departemantan'ny Angovo amerikana (DOE) Argonne Laboratory. -

Manambatra ny fikarohana ara-pitsaboana amin'ny herin'ny informatika, miasa ny mpahay siansa CANDLE neural network system (). Izany dia ahafahanao maminavina sy mamolavola drafitra fitsaboana mifanaraka amin'ny filan'ny marary tsirairay. Izany dia hanampy ny mpahay siansa hahatakatra ny fototry ny molekiola amin'ny fifandraisan'ny proteinina fototra, hamolavola modely momba ny valin'ny zava-mahadomelina, ary hanolotra paikady fitsaboana tsara indrindra. Argonne dia mino fa ny rafitra exascale dia afaka mampandeha ny fampiharana CANDLE in-50 ka hatramin'ny 100 heny haingana kokoa noho ny supermachine mahery indrindra fantatra ankehitriny.

Noho izany, manantena ny fisehoan'ny supercomputers exascale izahay. Na izany aza, tsy voatery hiseho any Etazonia ny dikan-teny voalohany. Mazava ho azy fa ao anatin'ny hazakazaka hamorona azy ireo i Etazonia, ary ny governemanta eo an-toerana amin'ny tetikasa iray antsoina hoe Aurora miara-miasa amin'ny AMD, IBM, Intel ary Nvidia, miezaka ny hialoha ireo mpifaninana vahiny. Na izany aza, tsy andrasana hitranga alohan'ny taona 2021 izany. Nandritra izany fotoana izany, tamin'ny Janoary 2017, nanambara ny fananganana prototype exascale ny manam-pahaizana Shinoa. Ny maodely miasa tanteraka amin'ity karazana kajy ity dia − tianhe-3 - tsy azo inoana anefa fa ho vonona ao anatin'ny taona vitsivitsy.

Mihazona mafy ny Sinoa

Ny zava-misy dia nanomboka tamin'ny taona 2013, ny fivoaran'ny sinoa dia nitana ny lisitry ny solosaina matanjaka indrindra eran-tany. Nanjaka nandritra ny taona maro izy tianhe-2ary izao ny rofia dia an'ny voalaza Sunway Taihu Light. Inoana fa ireo milina roa matanjaka indrindra ao amin'ny Fanjakana Afovoany dia mahery lavitra noho ireo supercomputers roa amby roapolo ao amin'ny Departemantan'ny Angovo amerikana.

Ny mpahay siansa amerikana, mazava ho azy, dia maniry ny hahazo indray ny toerana voalohany nohazoniny dimy taona lasa izay, ary miasa amin'ny rafitra ahafahan'izy ireo manao izany. Izy io dia aorina ao amin'ny Oak Ridge National Laboratory any Tennessee. vovonana (2), supercomputer nokasaina havoaka amin'ity taona ity. Mihoatra ny herin'ny Sunway TaihuLight izany. Hampiasaina izy io mba hitsapana sy hamolavola fitaovana vaovao matanjaka sy maivana kokoa, mba hanahafana ny ati-tany amin'ny fampiasana onjam-peo, ary hanohanana tetikasa astrofizika manadihady ny niandohan'izao rehetra izao.

2. Drafitr'asa spatial an'ny Supercomputer Summit

Ao amin'ny Argonne National Laboratory voalaza, dia mikasa ny hanangana fitaovana haingana kokoa ny mpahay siansa. Fantatra amin'ny hoe A21Tombanana hahatratra 200 petaflops ny fampisehoana.

Mandray anjara amin'ny hazakazaka supercomputer ihany koa i Japana. Na dia somary voasaron'ny fifandrafiana Amerikana sy Shina aza vao haingana, dia ity firenena ity no mikasa ny hanomboka. rafitra ABC (), manome hery 130 petaflops. Manantena ny Japoney fa azo ampiasaina hamolavola AI (faharanitan-tsaina artifisialy) na fianarana lalina ny supercomputer toy izany.

Mandritra izany fotoana izany, ny Parlemanta Eoropeana dia vao nanapa-kevitra ny hanangana supercomputer iray miliara euros. Ity biby goavam-be informatika ity dia hanomboka ny asany ho an'ny foibe fikarohana ao amin'ny kaontinanta amin'ny faran'ny taona 2022 sy 2023. Ny milina dia haorina ao anatiny Tetikasa EuroGPKary ny Fanjakana Mpikambana no hamatsy vola ny fanorenana azy – koa handray anjara amin'ity tetikasa ity koa i Polonina. Ny herin'ny faminaniana dia matetika antsoina hoe "pre-exascale".

Hatreto, araka ny laharan'ny 2017, amin'ireo supercomputers haingana dimanjato eran-tany, Shina dia manana milina 202 toy izany (40%), raha 144 (29%) no mifehy ny Amerika.

Mampiasa ny 35% amin'ny herin'ny informatika eran-tany koa i Shina raha oharina amin'ny 30% any Etazonia. Ny firenena manaraka manana supercomputers betsaka indrindra amin'ny lisitra dia Japon (rafitra 35), Alemana (20), Frantsa (18) ary UK (15). Tsara ny manamarika fa, na inona na inona firenena niaviany, ny dimanjato amin'ireo supercomputers mahery indrindra dia mampiasa dikan-teny Linux samihafa ...

Mamolavola ny tenany izy ireo

Ny supercomputers dia efa fitaovana sarobidy manohana ny indostrian'ny siansa sy ny teknolojia. Izy ireo dia mamela ny mpikaroka sy ny injeniera hanao fandrosoana tsy mitsaha-mitombo (ary indraindray mitsambikina be mihitsy aza) amin'ny sehatra toy ny biolojia, ny toetr'andro sy ny toetr'andro, ny astrofizika ary ny fitaovam-piadiana nokleary.

Ny ambiny dia miankina amin'ny herin'izy ireo. Tao anatin'ny folo taona manaraka, ny fampiasana supercomputers dia afaka manova tanteraka ny toe-karena ara-toekarena, ara-tafika ary ara-jeopolitikan'ireo firenena manana fahafahana miditra amin'ity karazana fotodrafitrasa manara-penitra ity.

Haingana tokoa ny fandrosoana amin'ity sehatra ity ka efa lasa sarotra loatra ny famolavolana ireo taranaka vaovao microprocessors na dia ho an'ny loharanon'olombelona maro aza. Noho izany antony izany, ny lozisialy informatika avo lenta sy ny supercomputers dia mitana anjara toerana lehibe amin'ny fampandrosoana ny solosaina, anisan'izany ireo misy prefix "super".

3. Supercomputer japoney

Tsy ho ela dia ho afaka hiasa tanteraka ny orinasa pharmaceutique noho ny herin'ny informatika fanodinana karazana génome olombelona marobe, biby sy zavamaniry izay hanampy amin'ny famoronana fanafody sy fitsaboana vaovao amin'ny aretina isan-karazany.

Antony iray hafa (tena iray amin'ireo lehibe indrindra) mahatonga ny governemanta hampiasa vola be amin'ny fampandrosoana ny supercomputers. Ny fiara mahomby kokoa dia hanampy ireo mpitarika miaramila amin'ny ho avy hamolavola paikady miady mazava amin'ny toe-javatra iadiana rehetra, hamela ny fampivoarana rafitra fitaovam-piadiana mahomby kokoa, ary koa hanohana ny fampiharana ny lalàna sy ny sampam-pitsikilovana amin'ny famantarana mialoha ny loza mety hitranga.

Tsy ampy hery ho an'ny simulation atidoha

Ny supercomputers vaovao dia tokony hanampy amin'ny famaritana ny supercomputer voajanahary fantatra amintsika hatry ny ela - ny atidohan'olombelona.

Vao haingana ny ekipan'ny mpahay siansa iraisam-pirenena dia namolavola algorithm izay maneho dingana vaovao lehibe amin'ny famolavolana ny fifandraisan'ny neural ao amin'ny atidoha. Vaovao NOT-algorithm, voalaza ao amin'ny taratasy fidirana misokatra navoaka tao amin'ny Frontiers amin'ny Neuroinformatics, dia antenaina hanahaka ny 100 lavitrisa neurons mifandray amin'ny atidohan'olombelona amin'ny supercomputers. Ireo mpahay siansa avy amin'ny foibem-pikarohana alemà Jülich, ny Oniversite Norveziana momba ny Siansa Fiainana, ny Oniversiten'i Aachen, ny Japoney RIKEN Institute ary ny KTH Royal Institute of Technology any Stockholm dia nandray anjara tamin'ny asa.

Hatramin'ny taona 2014, ny simulation tambajotra neural midadasika dia mandeha amin'ny supercomputers RIKEN sy JUQUEEN ao amin'ny Jülich Supercomputing Center any Alemaina, manao simulate ny fifandraisan'ny 1% amin'ny neurons ao amin'ny atidohan'olombelona. Nahoana no betsaka ihany? Afaka maka tahaka ny atidoha manontolo ve ny supercomputers?

Susanne Kunkel avy amin'ny orinasa Soedoà KTH manazava.

Mandritra ny simulation dia tsy maintsy alefa any amin'ny olona 100 eo ho eo ny mety hisian'ny hetsika neuron (impulses elektrika fohy). solosaina kely antsoina hoe nodes, samy manana processeur maromaro izay manao ny tena kajikajy. Ny node tsirairay dia manamarina hoe iza amin'ireo impulses ireo no mifandray amin'ny neuron virtoaly misy ao amin'io node io.

4. Modeling ny fifandraisan'ny atidoha amin'ny neurons, i.e. vao manomboka ny dia isika (1%)

Mazava ho azy fa mitombo ny habetsaky ny fitadidiana solosaina takian'ny processeur amin'ireo bits fanampiny isaky ny neuron miaraka amin'ny haben'ny tambajotra neural. Mba hihoatra ny simulation 1% amin'ny atidohan'olombelona manontolo (4) dia mitaky XNUMX heny ny fitadidiana noho izay misy amin'ny supercomputers rehetra ankehitriny. Noho izany dia azo atao ny miresaka momba ny fahazoana simulation ny atidoha manontolo raha tsy amin'ny tontolon'ny supercomputers exascale ho avy. Eto no tokony hiasa ny algorithm NEST taranaka manaraka.

Supercomputers TOP-5 maneran-tany

1. Sunway TaihuLight - Supercomputer 93 PFLOPS natomboka tamin'ny 2016 tany Wuxi, Shina. Nanomboka tamin'ny Jona 2016, dia nitana ny lisitry ny TOP500 supercomputers manana hery informatika avo indrindra eran'izao tontolo izao.

2. Tianhe-2 (Veloma-2) dia supercomputer manana herin'ny informatika 33,86 PFLOPS naorin'ny NUDT () any Sina. Nanomboka tamin'ny Jona 2013

hatramin'ny Jona 2016, io no supercomputer haingana indrindra eran-tany.

3. Piz Daint - famolavolana novolavolain'i Cray, napetraka tao amin'ny Foibem-pirenena Supercomputing Swiss (). Nohavaozina vao haingana - nosoloina vaovao ny accelerators Nvidia Tesla K20X, Tesla P100, izay nahafahana nampitombo ny herin'ny informatika avy amin'ny 2017 ka hatramin'ny 9,8 PFLOPS tamin'ny fahavaratra 19,6.

4. Gyokou dia supercomputer novolavolain'ny ExaScaler sy PEZY Computing. Ao amin'ny masoivoho japoney momba ny siansa sy ny teknolojia an-dranomasina (JAMSTEC) ao amin'ny Yokohama Institute of Geosciences; amin'ny tany mitovy amin'ny simulator Earth. Hery: 19,14 PFLOPs.

5. Titanium dia supercomputer PFLOPS 17,59 novokarin'ny Cray Inc. ary natomboka tamin'ny Oktobra 2012 tao amin'ny Oak Ridge National Laboratory any Etazonia. Nanomboka tamin'ny Novambra 2012 ka hatramin'ny Jona 2013, Titan no supercomputer haingana indrindra eran-tany. Ao amin'ny toerana fahadimy izy amin'izao fotoana izao, saingy mbola ny supercomputer haingana indrindra any Etazonia.

Izy ireo koa dia mifaninana ho ambony amin'ny quantum

IBM dia mino fa ao anatin'ny dimy taona manaraka, tsy ny supercomputers mifototra amin'ny chips silisiôma nentim-paharazana, fa hanomboka handefa. Ny indostria dia vao manomboka mahazo ny fomba azo ampiasaina amin'ny ordinatera quantum, araka ny filazan'ny mpikaroka ny orinasa. Ny injeniera dia antenaina hahita ny fampiharana lehibe voalohany ho an'ireo milina ireo ao anatin'ny dimy taona monja.

Ny solosaina quantum dia mampiasa unit computing antsoina hoe iray hakiho. Ny semiconductor tsotra dia maneho fampahalalana amin'ny endrika filaharan'ny 1 sy 0, raha ny qubits kosa dia mampiseho ny fananana quantum ary afaka manao kajy toy ny 1 sy 0. . ., 1-0. Ny herin'ny informatika dia mitombo haingana amin'ny qubit tsirairay, noho izany raha ara-teorika ny solosaina quantum manana qubits 1 monja dia mety hanana hery fanodinana bebe kokoa noho ireo supercomputers matanjaka indrindra eran-tany.

D-Wave Systems dia efa mivarotra solosaina quantum, izay voalaza fa misy 2. qubits. na izany aza Kopia D-Wave(5) azo iadian-kevitra. Na dia nampiasa azy ireo tsara aza ny mpikaroka sasany, dia mbola tsy nihoatra ny ordinatera mahazatra izy ireo ary tsy ilaina afa-tsy amin'ny kilasy sasany amin'ny olana momba ny fanatsarana.

5. Computer quantum D-Wave

Volana vitsy lasa izay, ny Google Quantum AI Lab dia nampiseho processeur quantum 72-qubit vaovao antsoina hoe bristle cones (6). Mety tsy ho ela izy dia hahatratra ny "fahombiazan'ny quantum" amin'ny alàlan'ny fihoaran'ny supercomputer klasika, farafaharatsiny amin'ny famahana olana sasany. Rehefa misy processeur quantum dia mampiseho taham-pahadisoana kely eo am-piasana, dia mety hahomby kokoa noho ny supercomputer mahazatra manana asa IT voafaritra tsara.

6. Bristlecone 72 qubit quantum processeur

Manaraka izany dia ny processeur Google, satria tamin'ny volana Janoary, ohatra, Intel dia nanambara ny rafitra quantum 49-qubit, ary ny IBM teo aloha dia nampiditra dikan-teny 50-qubit. intel chip, ela, dia zava-baovao amin'ny fomba hafa koa. Izy io no “neuromorphic” voalohany circuit integrated natao hanahaka ny fomba ianaran'ny atidohan'olombelona sy ny fahatakarany. "Fomba fiasa tanteraka" izy io ary ho azon'ny mpiara-miombon'antoka amin'ny fikarohana amin'ity taona ity.

Na izany aza, vao voalohany ihany izany, satria mba hahafahanao miatrika monsters silisiôma dia mila z ianao an-tapitrisany qubits. Manantena ny vondron'ny mpahay siansa ao amin'ny Oniversite Teknika Holandey ao Delft fa ny fomba hahatratrarana izany ambaratonga izany dia ny fampiasana silisiôma amin'ny ordinatera quantum, satria ny mpikambana ao aminy dia nahita vahaolana amin'ny fampiasana silisiôma mba hamoronana processeur quantum azo zahana.

Ao amin'ny fandalinan'izy ireo, navoaka tao amin'ny gazety Nature, ny ekipa Holandey dia nifehy ny fihodinan'ny elektronika tokana amin'ny fampiasana angovo mikraoba. Amin'ny silisiôma, ny elektrôna dia mihodina miakatra sy midina miaraka, mitazona azy amin'ny toerany. Rehefa vita izany, dia nampifandraisin'ny ekipa ny elektrôna roa ary namolavola azy ireo mba hampandeha ny algorithm quantum.

Azo natao ny namorona tamin'ny fototry ny silisiôma processeur quantum roa-bit.

Dr Tom Watson, iray amin'ireo mpanoratra ny fanadihadiana, dia nanazava tamin'ny BBC. Raha toa i Watson sy ny ekipany dia mahavita mampitambatra elektronika bebe kokoa, dia mety hitarika fikomiana izany. qubit processeurizany dia hitondra antsika dingana iray hanakaiky kokoa ny solosaina quantum amin'ny ho avy.

- Na iza na iza manangana ordinatera quantum miasa tanteraka no hitondra an'izao tontolo izao Manas Mukherjee ao amin'ny National University of Singapore ary mpanadihady lehibe ao amin'ny Ivom-pirenena momba ny Teknolojia Quantum vao haingana no nilaza tamin'ny tafatafa iray. Ny hazakazaka eo amin'ny orinasa teknolojia lehibe indrindra sy ny laboratoara fikarohana dia mifantoka amin'ny antsoina hoe quantum supremacy, ilay teboka ahafahan'ny solosaina quantum manao kajy mihoatra noho izay azon'ny solosaina maoderina mandroso indrindra.

Ireo ohatra etsy ambony momba ny zava-bitan'ny Google, IBM ary Intel dia manondro fa ny orinasa avy any Etazonia (ary noho izany ny fanjakana) no manjaka amin'ity faritra ity. Na izany aza, vao haingana ny Alibaba Cloud ao Shina dia nanangana sehatra informatika rahona 11-qubit izay ahafahan'ny mpahay siansa manandrana algorithms quantum vaovao. Midika izany fa tsy mandrakotra ny poara amin'ny lavenona koa i Shina eo amin'ny sehatry ny informatika quantum.

Na izany aza, ny ezaka amin'ny famoronana supercomputers quantum dia tsy mazoto amin'ny fahafaha-manao vaovao, fa miteraka resabe ihany koa.

Volana vitsivitsy lasa izay, nandritra ny Fihaonambe Iraisam-pirenena momba ny Teknolojia Quantum tao Moskoa, Alexander Lvovsky (7) avy ao amin'ny Foiben'ny Quantum Rosiana, izay mpampianatra fizika ao amin'ny Oniversiten'i Calgary any Canada, dia nilaza fa ny ordinatera quantum. fitaovana fandravanatsy mamorona.

7. Profesora Alexander Lvovsky

Inona no tiany holazaina? Voalohany indrindra, fiarovana nomerika. Amin'izao fotoana izao, ny fampahalalana nomerika saro-pady rehetra alefa amin'ny Internet dia voarakotra mba hiarovana ny tsiambaratelon'ireo liana. Efa nahita tranga izay ahafahan'ny hackers hisakanana ireo angon-drakitra ireo amin'ny famotehana ny encryption.

Araka ny filazan'i Lvov, ny fisehon'ny ordinatera quantum dia hanamora ny asan'ny cybercriminals ihany. Tsy misy fitaovana fanafenana fantatra ankehitriny afaka miaro tena amin'ny herin'ny fanodinana ny solosaina tena izy.

Ny firaketana ara-pitsaboana, ny fampahalalana ara-bola, ary na dia ny tsiambaratelon'ny governemanta sy ny fikambanana miaramila aza dia ho hita ao anaty vilany iray, izay midika, araka ny fanamarihan'i Lvovsky, fa ny teknolojia vaovao dia mety hanohintohina ny filaminan'izao tontolo izao. Ny manam-pahaizana hafa dia mino fa tsy mitombina ny tahotry ny Rosiana, satria ny famoronana supercomputer quantum tena izy dia hamela ihany koa. manomboka ny cryptography quantum, dia heverina ho tsy azo rava.

Fomba iray hafa

Ankoatra ny teknolojian'ny ordinatera nentim-paharazana sy ny fampivoarana ny rafitra quantum, ny foibe isan-karazany dia miasa amin'ny fomba hafa amin'ny fananganana supercomputers amin'ny ho avy.

Ny masoivoho amerikana DARPA dia mamatsy vola ivon-toerana enina ho an'ny vahaolana famolavolana solosaina hafa. Ny maritrano ampiasaina amin'ny milina maoderina dia antsoina amin'ny fomba mahazatra von Neumann architectureOh, efa fitopolo taona izy. Ny fanohanan'ny fikambanana fiarovana ho an'ny mpikaroka eny amin'ny oniversite dia mikendry ny hamolavola fomba fiasa marani-tsaina kokoa amin'ny fitantanana angon-drakitra betsaka noho ny teo aloha.

Buffering sy computing parallèle Ireto misy ohatra sasantsasany amin'ny fomba vaovao iasan'ireo ekipa ireo. hafa ADA (), izay manamora ny fivoaran'ny rindranasa amin'ny alàlan'ny famadihana ireo singa CPU sy fitadidiana miaraka amin'ny maodely ho fivoriambe iray, fa tsy miatrika olana amin'ny fifandraisan'izy ireo amin'ny motherboard.

Tamin'ny taon-dasa, nisy ekipa mpikaroka avy any Angletera sy Rosia nampiseho tamim-pahombiazana izany karazana izany "Doka majika"izay mandrafitra azy ireo hazavana sy zavatra - ambony indrindra amin'ny "performance" na dia ny supercomputers mahery indrindra aza.

Ireo mpahay siansa avy amin'ny oniversite britanika any Cambridge, Southampton ary Cardiff ary ny Ivotoerana Skolkovo Rosiana dia nampiasa ireo singa quantum fantatra amin'ny anarana hoe ny polaritonizay azo faritana ho zavatra eo anelanelan'ny hazavana sy ny zavatra. Ity dia fomba fiasa vaovao tanteraka amin'ny informatika. Araka ny filazan'ny mpahay siansa, dia mety ho fototry ny karazana solosaina vaovao afaka mamaha ireo fanontaniana tsy voavaha amin'izao fotoana izao - amin'ny sehatra isan-karazany, toy ny biolojia, vola ary fitsangatsanganana an-habakabaka. Navoaka tao amin'ny gazety Nature Materials ny valin'ny fanadihadiana.

Tsarovy fa ny supercomputers amin'izao fotoana izao dia tsy mahavita afa-tsy ampahany kely amin'ny olana. Na ny solosaina quantum hypothetical aza, raha amboarina amin'ny farany, dia hanome hafainganam-pandeha quadratic amin'ny famahana ireo olana sarotra indrindra. Mandritra izany fotoana izany, ny polaritons izay mamorona "vovoka fairy" dia noforonina tamin'ny alàlan'ny fampandehanana ny sosona gallium, arsenika, indium ary aliminioma misy taratra laser.

Ny elektrôna ao anatin'ireo sosona ireo dia mandray sy mamoaka hazavana amin'ny loko iray. Ny polariton dia avo folo heny noho ny elektrôna ary afaka mahatratra ny hakitroky ampy mba hiteraka toe-javatra vaovao fantatra amin'ny anarana hoe: Bose-Einstein condensate (valo). Ny dingan'ny quantum amin'ny polariton ao anatiny dia atambatra ary mamorona zavatra iray macroscopic quantum, izay azo tsikaritra amin'ny fandrefesana photoluminescence.

8. Tetika mampiseho condensate Bose-Einstein

Hita fa amin'ity fanjakana manokana ity, ny condensate polariton dia afaka mamaha ny olan'ny optimization voalazanay rehefa mamaritra ny ordinatera quantum amin'ny fomba mahomby kokoa noho ny processeur mifototra amin'ny qubit. Ireo mpanoratra ny fanadihadiana britanika-rosiana dia naneho fa rehefa mipoitra ny polariton, dia voalamina amin'ny firindrana mifanaraka amin'ny faran'ny kely indrindra amin'ny asa sarotra ny fizotry ny quantum.

"Eo am-piandohan'ny fikatsahana ny mety hisian'ny teti-dratsy polariton izahay amin'ny famahana olana sarotra," hoy ny nosoratan'i Prof. Pavlos Lagoudakis, Lehiben'ny laboratoara Hybrid Photonics ao amin'ny University of Southampton. "Amin'izao fotoana izao dia manitatra ny fitaovantsika amin'ny node an-jatony izahay amin'izao fotoana izao rehefa manandrana ny hery fanodinana fototra."

Ao anatin'ireo andrana avy amin'ny tontolon'ny dingan'ny hazavana sy ny zava-misy manjavozavo ireo, na ny processeur quantum aza dia toa tsy misy dikany sy mifandray mafy amin'ny zava-misy. Araka ny hitanao, ny mpahay siansa dia tsy miasa amin'ny supercomputers ho an'ny ampitso sy ny milina amin'ny ampitso, fa efa manomana izay hitranga rahampitso.

Amin'izao fotoana izao dia ho sarotra ny hahatongavana amin'ny exascale, dia hieritreritra momba ny dingana manaraka eo amin'ny ambaratonga flop ianao (9). Araka ny efa noeritreretinao, dia tsy ampy ny manampy processeur sy fahatsiarovana amin'izany. Raha inoana ny mpahay siansa, ny fahazoana hery informatika mahery vaika toy izany dia ahafahantsika mamaha ireo olan'ny mega fantatra amintsika, toy ny famaritana ny homamiadana na ny famakafakana angona astronomika.

9. Ny hoavin'ny supercomputing

Ampifandraiso amin'ny valiny ny fanontaniana

Inona ny manaraka?

Eny, raha ny solosaina quantum dia misy fanontaniana mipetraka momba ny tokony hampiasana azy ireo. Araka ny fomba fiteny taloha, ny solosaina dia mamaha olana izay tsy hisy raha tsy misy azy ireo. Noho izany dia tokony hanamboatra ireny supermachine futuristic ireny aloha isika. Avy eo dia hipoitra irery ny olana.

Amin'ny faritra inona no mety hahasoa ny solosaina quantum?

Fahaizana artifisialy. AI () dia miasa amin'ny foto-kevitry ny fianarana amin'ny alalan'ny traikefa, izay mihamitombo hatrany rehefa voaray ny valin-kafatra ary mandra-pahatongan'ny programa informatika ho "smart". Ny valiny dia mifototra amin'ny kajy ny mety ho safidy maromaro. Efa fantatsika fa i Lockheed Martin, ohatra, dia mikasa ny hampiasa ny ordinaterany D-Wave quantum mba hitsapana ny rindrambaiko autopilot izay sarotra loatra amin'izao fotoana izao ho an'ny ordinatera mahazatra, ary Google dia mampiasa ordinatera quantum mba hamolavola rindrambaiko afaka manavaka ny fiara amin'ny marika. .

Molecular modeling. Noho ny ordinatera quantum, dia azo atao ny manao modely marina amin'ny fifandraisan'ny molekiola, mitady ny fanitsiana tsara indrindra ho an'ny fanehoan-kevitra simika. Ny chimie quantum dia saro-takarina ka ny molekiola tsotra indrindra no azon'ny ordinatera nomerika maoderina. Ny fanehoan-kevitra simika dia ny quantum amin'ny natiora satria izy ireo dia mamorona fanjakana quantum tena mifamatotra izay mifanipaka, ka ny ordinatera quantum efa mandroso dia afaka manombana mora foana na dia ireo dingana sarotra indrindra aza. Google dia efa manana fivoarana amin'ity sehatra ity - namolavola ny molekiola hydrogen izy ireo. Ny vokatra dia vokatra mahomby kokoa, manomboka amin'ny panneaux solaire ka hatramin'ny fanafody.

Kriptografika. Ny rafitra fiarovana ankehitriny dia miankina amin'ny famokarana voalohany mahomby. Izany dia azo atao amin'ny ordinatera nomerika amin'ny fijerena ny anton-javatra rehetra azo atao, fa ny fotoana be dia be ilaina amin'ny fanaovana izany dia manjary lafo sy tsy azo ampiharina ny "manapaka ny code". Mandritra izany fotoana izany, ny solosaina quantum dia afaka manao izany amin'ny fomba haingana, mahomby kokoa noho ny milina nomerika, midika izany fa tsy ho ela ny fomba fiarovana ankehitriny. Misy ihany koa ny fomba fanafenana quantum izay novolavolaina mba hanararaotra ny toetra tokana amin'ny fikorontanan'ny quantum. Efa naseho tany amin'ny firenena maro ny tambajotra manerana ny tanàna, ary vao haingana no nanambaran'ny mpahay siansa Shinoa fa mahomby ny fandefasana sary voafandrika avy amin'ny zanabolana "quantum" miodina mankany amin'ny toby toby telo misaraka miverina eto an-tany.

Modeling ara-bola. Anisan'ny rafitra sarotra indrindra misy ny tsena maoderina. Na dia efa novolavolaina aza ny fitaovana ara-tsiansa sy matematika momba ny famaritana sy ny fanaraha-maso azy ireo, ny fahombiazan'ny hetsika toy izany dia mbola tsy ampy amin'ny ankapobeny noho ny fahasamihafana fototra eo amin'ny taranja siantifika: tsy misy tontolo voafehy ahafahana manao andrana. Mba hamahana ity olana ity dia nitodika tany amin'ny computing quantum ny mpampiasa vola sy ny mpandinika. Tombontsoa iray avy hatrany dia ny tsy fisian'ny kisendrasendra ao amin'ny solosaina quantum dia mifanaraka amin'ny toetra stochastic amin'ny tsenam-bola. Matetika ny mpampiasa vola no te-hanombantombana ny fitsinjarana ny vokatra amin'ny toe-javatra maro be novokarina kisendrasendra.

vinavina ny toetrandro. Ny lehiben'ny toekarena NOAA, Rodney F. Weiher, dia nanambara fa saika ny 30% amin'ny harin-karena amerikana ($6 trillion) dia miankina mivantana na ankolaka amin'ny toetrandro. ho an'ny famokarana sakafo, fitaterana ary varotra. Noho izany, ny fahaizana maminavina tsara kokoa ny aura dia tena ilaina amin'ny faritra maro, tsy lazaina intsony ny fotoana lava kokoa natokana ho an'ny fiarovana ny loza voajanahary. Ny sandry meteorolojika nasionalin'ny UK, ny Biraon'ny Met, dia efa nanomboka nampiasa ny fanavaozana toy izany mba hanomezana fahafaham-po ny hery sy ny filàna scalability izay tsy maintsy atrehiny manomboka amin'ny taona 2020, ary namoaka tatitra momba ny filan'ny informatika manokana.

Fizika sombiny. Ny maodely fizika fizika mafy dia matetika sarotra be, vahaolana be pitsiny izay mitaky fotoana be dia be amin'ny kajy ho an'ny simulations isa. Izany no mahatonga azy ireo ho tonga lafatra amin'ny computing quantum, ary efa nanararaotra izany ny mpahay siansa. Ny mpikaroka ao amin'ny Oniversiten'i Innsbruck sy ny Institute for Quantum Optics and Quantum Information (IQOQI) dia nampiasa rafitra quantum azo zahana mba hanatanterahana io simulation io. Araka ny famoaham-baovao iray ao amin'ny Nature, ny vondrona dia nampiasa dikan-teny tsotra amin'ny ordinatera quantum izay nanaovan'ny ion asa lojika, ny dingana fototra amin'ny kajy solosaina rehetra. Ny simulation dia nampiseho fifanarahana tanteraka tamin'ny fanandramana tena izy momba ny fizika voalaza. hoy i Peter Zoller, mpahay fizika teorika. -