Lub qab ntug ntawm lub qub - thiab dhau mus ...

Ntawm qhov tod tes, lawv yuav tsum pab peb kov yeej kev mob qog noj ntshav, kwv yees huab cua kom raug, thiab paub txog kev sib xyaw ntawm nuclear. Ntawm qhov tod tes, muaj kev ntshai tias lawv yuav ua rau lub ntiaj teb puas tsuaj lossis ua qhev rau tib neeg. Lub sijhawm tam sim no, txawm li cas los xij, cov lej suav tseem tsis tuaj yeem ua qhov zoo thiab qhov phem thoob ntiaj teb tib lub sijhawm.

Hauv xyoo 60s, cov khoos phis tawj siv tau zoo tshaj plaws muaj lub zog megaflops (million of floating point operations ib ob). Thawj lub khoos phis tawj nrog lub zog ua haujlwm ntau dua 1 GFLOPS (gigaflops) yog Cray 2, tsim los ntawm Cray Research hauv xyoo 1985. Thawj tus qauv nrog ua lub zog saum 1 TFLOPS (teraflops) yog ASCI Liab, tsim los ntawm Intel hauv 1997. Fais fab 1 PFLOPS (petaflops) mus txog tus khiav, tso tawm los ntawm IBM hauv 2008.

Cov ntaub ntawv suav tam sim no suav nrog Suav Sunway TaihuLight thiab yog 9 PFLOPS.

Txawm hais tias, raws li koj tuaj yeem pom, cov tshuab muaj zog tshaj plaws tseem tsis tau mus txog ntau pua petaflops, ntau thiab ntau dua. exascale systemsnyob rau hauv uas lub hwj chim yuav tsum tau coj mus rau hauv tus account exaflopsach ua (EFLOPS), i.e. txog ntau tshaj 1018 kev ua haujlwm ib ob. Txawm li cas los xij, cov qauv zoo li no tseem tsuas yog nyob rau theem ntawm cov phiaj xwm sib txawv ntawm cov kev txawj ntse.

Kev txo qis (, floating point operations per second) yog ib chav tsev ntawm kev suav lub zog siv feem ntau hauv cov ntawv thov tshawb fawb. Nws yog ntau yam tshaj li yav dhau los siv MIPS thaiv, uas txhais tau hais tias tus naj npawb ntawm cov lus qhia processor ib ob. Lub flop tsis yog SI, tab sis nws tuaj yeem txhais tau tias yog chav tsev ntawm 1 / s.

Koj xav tau ib qho exascale rau mob qog noj ntshav

Ib qho exaflops, los yog ib txhiab petaflops, yog ntau tshaj li tag nrho cov saum toj kawg nkaus XNUMX supercomputers ua ke. Cov kws tshawb fawb cia siab tias lub cim tshiab ntawm cov tshuab nrog lub zog zoo li no yuav ua rau muaj kev cuam tshuam hauv ntau yam.

Exascale ua lub zog ua ke nrog kev nce qib ntawm kev kawm tshuab thev naus laus zis yuav tsum pab, piv txwv li, thaum kawg tawg cov kab mob qog noj ntshav. Tus nqi ntawm cov ntaub ntawv uas kws kho mob yuav tsum muaj txhawm rau kuaj xyuas thiab kho mob qog noj ntshav yog qhov loj heev uas nws nyuaj rau cov khoos phis tawj zoo tib yam los daws cov haujlwm. Hauv ib txoj kev tshawb nrhiav qog nqaij hlav qog nqaij hlav, ntau dua 8 lab kev ntsuas raug coj mus kuaj, thaum cov kws kho mob tshuaj xyuas tus cwj pwm ntawm cov qog, nws cov lus teb rau kev kho tshuaj, thiab cov txiaj ntsig ntawm tus neeg mob lub cev. Qhov no yog dej hiav txwv tiag tiag ntawm cov ntaub ntawv.

hais tias Rick Stevens los ntawm US Department of Energy's (DOE) Argonne Laboratory. -

Ua ke nrog kev tshawb fawb kho mob nrog kev suav lub zog, cov kws tshawb fawb tau ua haujlwm rau CANDLE neural network system ( ). Qhov no tso cai rau koj los kwv yees thiab tsim cov phiaj xwm kho mob raws li tus neeg xav tau ntawm txhua tus neeg mob. Qhov no yuav pab cov kws tshawb fawb nkag siab txog lub hauv paus molecular ntawm kev sib cuam tshuam ntawm cov protein tseem ceeb, txhim kho cov qauv tshuaj tiv thaiv kab mob, thiab qhia cov tswv yim kho kom zoo. Argonne ntseeg hais tias exascale systems yuav muaj peev xwm khiav CANDLE daim ntawv thov 50 mus rau 100 lub sij hawm sai dua li cov supermachines haib tshaj paub niaj hnub no.

Yog li ntawd, peb tab tom nrhiav rau pem hauv ntej rau cov tsos ntawm exascale supercomputers. Txawm li cas los xij, thawj versions yuav tsis tas tshwm sim hauv Asmeskas. Tau kawg, Tebchaws Asmeskas yog nyob rau hauv kev sib tw los tsim lawv, thiab tsoomfwv hauv nroog hauv ib txoj haujlwm hu ua Aurora koom tes nrog AMD, IBM, Intel thiab Nvidia, sim ua ntej ntawm cov neeg sib tw txawv teb chaws. Txawm li cas los xij, qhov no tsis xav tias yuav tshwm sim txog xyoo 2021. Lub caij no, thaum Lub Ib Hlis 2017, Suav cov kws tshaj lij tshaj tawm kev tsim cov qauv exascale. Ib tug tag nrho ua hauj lwm qauv ntawm ib tug computational unit ntawm no hom yog Tianhe-3 - Txawm li cas los xij, nws tsis zoo li yuav npaj tau nyob rau ob peb xyoos tom ntej no.

Suav tuav nruj

Qhov tseeb yog tias txij li xyoo 2013, Suav kev txhim kho tau nce mus rau cov npe ntawm cov khoos phis tawj muaj zog tshaj plaws hauv ntiaj teb. Nws kav tau ntau xyoo Tianhe-2thiab tam sim no lub xibtes belongs rau cov hais Sunway TaihuLight. Nws ntseeg tau tias ob lub tshuab muaj zog tshaj plaws nyob rau hauv Middle Kingdom muaj zog ntau dua li nees nkaum ib lub supercomputer hauv US Department of Energy.

Cov kws tshawb fawb Asmeskas, tau kawg, xav kom rov tau txais txoj haujlwm tseem ceeb uas lawv tau tuav tsib xyoos dhau los, thiab tab tom ua haujlwm ntawm cov txheej txheem uas yuav tso cai rau lawv ua qhov no. Nws tab tom tsim ntawm Oak Ridge National Laboratory hauv Tennessee. Qhov Kawg (2), lub supercomputer teem rau commissioning tom qab lub xyoo no. Nws tshaj lub zog ntawm Sunway TaihuLight. Nws yuav raug siv los sim thiab tsim cov ntaub ntawv tshiab uas muaj zog thiab sib zog, simulate sab hauv ntawm lub ntiaj teb siv acoustic nthwv dej, thiab txhawb nqa cov haujlwm astrophysics tshawb nrhiav keeb kwm ntawm lub ntiaj teb.

2. Spatial plan ntawm Summit supercomputer

Ntawm Argonne National Laboratory tau hais, cov kws tshawb fawb tau npaj sai sai los tsim cov cuab yeej sai dua. Paub li A21Kev ua tau zoo yuav tsum ncav cuag 200 petaflops.

Nyiv kuj koom nrog hauv kev sib tw supercomputer. Txawm hais tias nws tau raug cuam tshuam me ntsis tsis ntev los no los ntawm US-Tuam Tshoj kev sib tw, nws yog lub tebchaws no uas npaj yuav tsim tawm. ABKI system (), muab 130 petalops ntawm lub hwj chim. Cov neeg Nyij Pooj cia siab tias lub khoos phis tawj zoo li no tuaj yeem siv los tsim AI (kev txawj ntse txawj ntse) lossis kev kawm tob.

Lub caij no, European Parliament nyuam qhuav txiav txim siab los tsim lub EU billion euro supercomputer. Lub tshuab xam zauv no yuav pib nws txoj haujlwm rau cov chaw tshawb fawb ntawm peb lub teb chaws thaum tig ntawm 2022 thiab 2023. Lub tshuab yuav tsim nyob rau hauv EuroGPK qhov projectthiab nws txoj kev tsim kho yuav tau txais nyiaj txiag los ntawm cov tswv cuab hauv lub xeev - yog li Poland tseem yuav koom nrog hauv qhov project no. Nws lub zog kwv yees feem ntau hu ua "pre-exascale".

Txog tam sim no, raws li 2017 qeb duas, ntawm tsib puas supercomputers ceev tshaj plaws hauv ntiaj teb, Tuam Tshoj muaj 202 lub tshuab (40%), thaum Asmeskas tswj 144 (29%).

Tuam Tshoj kuj siv 35% ntawm lub ntiaj teb kev suav fais fab piv rau 30% hauv Asmeskas. Cov teb chaws tom ntej uas muaj cov khoos phis tawj loj tshaj plaws hauv cov npe yog Nyiv (35 lub tshuab), Lub Tebchaws Yelemees (20), Fabkis (18) thiab UK (15). Nws yog ib nqi sau cia hais tias, tsis hais lub teb chaws ntawm keeb kwm, tag nrho tsib puas ntawm cov haib tshaj supercomputers siv txawv versions ntawm Linux ...

Lawv tsim lawv tus kheej

Supercomputers twb yog cov cuab yeej tseem ceeb txhawb kev lag luam thiab thev naus laus zis. Lawv ua rau cov kws tshawb fawb thiab cov kws tsim qauv ua kom muaj kev vam meej (thiab qee zaum txawm tias loj zuj zus mus tom ntej) hauv thaj chaw xws li biology, huab cua thiab huab cua huab cua, astrophysics, thiab riam phom nuclear.

Tus so nyob ntawm lawv lub hwj chim. Tau ntau xyoo tom ntej, kev siv supercomputers tuaj yeem hloov pauv kev lag luam, tub rog thiab thaj chaw thaj chaw ntawm cov teb chaws uas muaj kev nkag mus rau hom kev tsim kho tshiab no.

Kev vam meej hauv daim teb no yog sai heev uas tsim cov tiam tshiab ntawm microprocessors twb dhau los ua nyuaj heev txawm tias muaj ntau yam kev pab tib neeg. Vim li no, cov khoos phis tawj siab tshaj plaws thiab cov khoos phis tawj supercomputers tau ua lub luag haujlwm tseem ceeb hauv kev txhim kho cov khoos phis tawj, suav nrog cov npe "super".

3. Japanese supercomputer

Cov tuam txhab tshuaj yuav sai sai no tuaj yeem ua haujlwm tau zoo ua tsaug rau suav cov superpowers ua ntau tus neeg genomes, tsiaj txhu thiab nroj tsuag uas yuav pab tsim cov tshuaj tshiab thiab kev kho mob rau ntau yam kab mob.

Lwm qhov laj thawj (qhov tseeb yog ib qho tseem ceeb) yog vim li cas tsoomfwv tau nqis peev ntau rau hauv kev tsim kho lub tshuab computer. Cov tsheb muaj txiaj ntsig zoo dua yuav pab cov thawj coj tub rog yav tom ntej tsim cov tswv yim sib ntaus sib tua hauv txhua qhov xwm txheej sib ntaus sib tua, tso cai rau kev txhim kho cov cuab yeej siv tau zoo dua qub, thiab txhawb cov tub ceev xwm thiab cov koom haum txawj ntse hauv kev txheeb xyuas cov kev hem thawj ua ntej.

Tsis muaj zog txaus rau lub hlwb simulation

Tshiab supercomputers yuav tsum pab decipher lub ntuj supercomputer paub rau peb nyob rau lub sij hawm ntev - tib neeg lub hlwb.

Ib pab neeg thoob ntiaj teb ntawm cov kws tshawb fawb tsis ntev los no tau tsim cov algorithm uas sawv cev rau cov kauj ruam tshiab tseem ceeb hauv kev ua qauv ntawm lub hlwb kev sib txuas ntawm neural. Tshiab NEST algorithm, tau piav qhia hauv daim ntawv qhib nkag tau luam tawm hauv Frontiers hauv Neuroinformatics, xav tias yuav simulate 100 billion interconnected tib neeg lub hlwb neurons ntawm supercomputers. Cov kws tshawb fawb los ntawm German chaw tshawb fawb Jülich, Norwegian University of Life Sciences, University of Aachen, Japanese RIKEN Institute thiab KTH Royal Institute of Technology hauv Stockholm tau koom nrog hauv kev ua haujlwm.

Txij li xyoo 2014, qhov loj-scale neural network simulations tau khiav ntawm RIKEN thiab JUQUEEN supercomputers ntawm Jülich Supercomputing Center hauv lub teb chaws Yelemees, simulating kev sib txuas ntawm kwv yees li 1% ntawm cov neurons hauv tib neeg lub hlwb. Vim li cas tsuas muaj ntau? Puas yog supercomputers simulate tag nrho lub hlwb?

Susanne Kunkel los ntawm Swedish tuam txhab KTH piav qhia.

Thaum lub sijhawm simulation, lub peev xwm ua haujlwm neuron (lub zog luv luv) yuav tsum raug xa mus rau kwv yees li 100 tus neeg. me me computers hu ua nodes, txhua nruab nrog ib tug xov tooj ntawm processors uas ua qhov tseeb xam. Txhua lub node tshuaj xyuas qhov twg ntawm cov impulses muaj feem xyuam nrog cov neurons virtual uas muaj nyob hauv node.

4. Kev ua qauv ntawm lub hlwb kev sib txuas ntawm neurons, i.e. peb tsuas yog thaum pib ntawm kev taug kev (1%)

Obviously, tus nqi ntawm lub computer nco xav tau los ntawm cov processors rau cov khoom ntxiv rau cov neuron nce nrog qhov loj ntawm neural network. Txhawm rau mus dhau 1% simulation ntawm tag nrho tib neeg lub hlwb (4) yuav xav tau XNUMX npaug ntau nco tshaj li qhov muaj nyob rau hauv tag nrho cov supercomputers niaj hnub no. Yog li ntawd, nws yuav muaj peev xwm tham txog kev tau txais ib qho simulation ntawm tag nrho lub hlwb tsuas yog nyob rau hauv cov ntsiab lus ntawm yav tom ntej exascale supercomputers. Qhov no yog qhov uas NEST algorithm tom ntej yuav tsum ua haujlwm.

TOP-5 supercomputers ntawm lub ntiaj teb

1. Sunway TaihuLight - 93 PFLOPS supercomputer launched hauv 2016 hauv Wuxi, Suav. Txij li thaum Lub Rau Hli 2016, nws tau tshaj tawm cov npe ntawm TOP500 - supercomputers nrog lub tshuab xam zauv siab tshaj plaws hauv ntiaj teb.

2. Tianhe-2 (Milky Way-2) - lub supercomputer nrog kev suav lub zog ntawm 33,86 PFLOPS, tsim los ntawm NUDT () hauv Suav teb. Txij thaum Lub Rau Hli 2013

txog rau lub Rau Hli 2016, nws yog lub supercomputer ceev tshaj plaws hauv ntiaj teb.

3. Piz Daint - tus qauv tsim los ntawm Cray, ntsia ntawm Swiss National Supercomputing Center (). Nws tau hloov kho tsis ntev los no - Nvidia Tesla K20X accelerators tau hloov nrog cov tshiab, Tesla P100, uas tso cai rau kev suav lub zog los ntawm 2017 mus rau 9,8 PFLOPS thaum lub caij ntuj sov 19,6.

4. Yog yog ib tug supercomputer tsim los ntawm ExaScaler thiab PEZY xam. Nyob ntawm Japan Agency for Marine Science and Technology (JAMSTEC) Yokohama Institute of Geosciences; nyob rau tib pem teb raws li lub ntiaj teb simulator. Hwj chim: 19,14 PFLOPS.

5. Titanium - lub supercomputer nrog kev suav lub zog ntawm 17,59 PFLOPS tsim los ntawm Cray Inc. thiab tau pib thaum Lub Kaum Hli 2012 ntawm Oak Ridge National Laboratory hauv Tebchaws Meskas. Txij lub Kaum Ib Hlis 2012 txog Lub Rau Hli 2013, Titan yog lub supercomputer ceev tshaj plaws hauv ntiaj teb. Tam sim no nws nyob hauv qhov chaw thib tsib, tab sis tseem yog lub supercomputer ceev tshaj plaws hauv Tebchaws Meskas.

Lawv kuj sib tw rau qhov zoo tshaj plaws hauv quantum

IBM ntseeg hais tias nyob rau hauv tsib xyoos tom ntej no, tsis yog supercomputers raws li ib txwm silicon chips, tab sis yuav pib tshaj tawm. Kev lag luam tab tom pib nkag siab tias quantum computers tuaj yeem siv li cas, raws li lub tuam txhab cov kws tshawb fawb. Cov kws tshaj lij yuav tsum pom thawj daim ntawv thov loj rau cov tshuab no hauv tsib xyoos xwb.

Quantum computers siv lub tshuab xam zauv hu ua kub. Ordinary semiconductors sawv cev cov ntaub ntawv nyob rau hauv daim ntawv ntawm sequences ntawm 1 thiab 0, thaum qubits nthuav tawm quantum zog thiab muaj peev xwm ua tau ib txhij ua kev xam raws li 1 thiab 0. Qhov no txhais tau tias ob qubits tuaj yeem sawv cev ib ntus ntawm 1-0, 1-1, 0-1. . ., 0-0. Kev suav fais fab loj hlob exponentially nrog txhua qubit, yog li theoretically lub quantum computer nrog tsuas yog 50 qubits tuaj yeem muaj lub zog ua haujlwm ntau dua li lub ntiaj teb cov supercomputers haib tshaj.

D-Wave Systems twb tau muag lub computer quantum, uas tau hais tias yog 2. qub. Txawm li cas los D-Wav copiese(5) yog debatable. Txawm hais tias qee cov kws tshawb fawb tau muab lawv siv zoo, lawv tseem tsis tau ua tiav cov khoos phis tawj classical thiab tsuas yog muaj txiaj ntsig zoo rau qee cov chav kawm ntawm cov teeb meem optimization.

5. D-Wave quantum computers

Ob peb lub hlis dhau los, Google Quantum AI Lab tau nthuav tawm 72-qubit quantum processor tshiab hu ua bristle cones (6). Nws yuav sai sai no ua tiav "quantum supremacy" los ntawm kev dhau lub supercomputer classical, tsawg kawg thaum nws los daws qee qhov teeb meem. Thaum lub quantum processor qhia txog qhov ua yuam kev tsawg txaus hauv kev ua haujlwm, nws tuaj yeem ua haujlwm tau zoo dua li classical supercomputer nrog rau txoj haujlwm IT zoo.

6. Bristlecone 72 qubit quantum processor

Tom ntej no nyob rau hauv kab yog Google processor, vim hais tias nyob rau hauv Lub ib hlis ntuj, piv txwv li, Intel tshaj tawm nws tus kheej 49-qubit quantum system, thiab ua ntej IBM qhia ib tug 50-qubit version. Intel nti, Ntev, nws yog tshiab nyob rau hauv lwm txoj kev thiab. Nws yog thawj "neuromorphic" integrated circuit tsim los xyaum ua li cas tib neeg lub hlwb kawm thiab nkag siab. Nws yog "tag nrho ua haujlwm" thiab yuav muaj rau cov koom tes tshawb fawb tom qab xyoo no.

Txawm li cas los xij, qhov no tsuas yog qhov pib, vim hais tias txhawm rau txhawm rau tiv nrog silicon monsters, koj xav tau z millions qubits. Ib pawg kws tshawb fawb ntawm Dutch Technical University hauv Delft vam tias txoj hauv kev kom ua tiav qhov ntsuas no yog siv silicon hauv quantum computers, vim tias lawv cov tswv cuab tau pom cov kev daws teeb meem yuav ua li cas siv silicon los tsim lub programmable quantum processor.

Hauv lawv txoj kev tshawb fawb, luam tawm nyob rau hauv phau ntawv journal Nature, pab pawg Dutch tswj kev sib hloov ntawm ib qho hluav taws xob siv hluav taws xob microwave. Hauv silicon, lub tshuab hluav taws xob yuav tig nce thiab nqis tib lub sijhawm, tuav nws hauv qhov chaw zoo. Thaum qhov ntawd tau ua tiav, pab pawg tau txuas ob lub tshuab hluav taws xob ua ke thiab npaj lawv los khiav quantum algorithms.

Nws yog ua tau los tsim nyob rau hauv lub hauv paus ntawm silicon ob-ntsis quantum processor.

Dr Tom Watson, ib tus kws sau ntawv ntawm txoj kev tshawb no, tau piav qhia rau BBC. Yog tias Watson thiab nws pab pawg tswj hwm kom fuse cov hluav taws xob ntau dua, nws tuaj yeem ua rau muaj kev tawm tsam. qubit processorsqhov no yuav coj peb ib kauj ruam los ze zog mus rau quantum computers yav tom ntej.

- Leej twg tsim lub quantum computer ua haujlwm tau zoo yuav kav lub ntiaj teb Manas Mukherjee ntawm National University of Singapore thiab tus thawj kws tshawb fawb ntawm National Center for Quantum Technology tsis ntev los no tau hais hauv kev xam phaj. Kev sib tw ntawm cov tuam txhab thev naus laus zis loj tshaj plaws thiab cov chaw tshawb fawb tshawb fawb tam sim no tsom mus rau qhov hu ua quantum supremacy, lub ntsiab lus ntawm lub quantum computer tuaj yeem ua kev xam ntau tshaj txhua yam uas cov khoos phis tawj niaj hnub tshaj plaws tuaj yeem muab tau.

Cov piv txwv saum toj no ntawm kev ua tiav ntawm Google, IBM thiab Intel qhia tias cov tuam txhab los ntawm Tebchaws Meskas (thiab yog li lub xeev) ua tus thawj coj hauv cheeb tsam no. Txawm li cas los xij, Tuam Tshoj Alibaba Huab tsis ntev los no tau tso tawm 11-qubit processor-based huab xam platform uas tso cai rau cov kws tshawb fawb los sim cov quantum algorithms tshiab. Qhov no txhais tau hais tias Tuam Tshoj nyob rau hauv lub teb ntawm quantum xam blocks kuj tsis npog lub pears nrog tshauv.

Txawm li cas los xij, kev siv zog los tsim quantum supercomputers tsis yog tsuas yog txaus siab rau qhov muaj peev xwm tshiab, tab sis kuj ua rau muaj kev sib cav.

Ob peb lub hlis dhau los, thaum lub rooj sib tham thoob ntiaj teb ntawm Quantum Technologies nyob rau hauv Moscow, Alexander Lvovsky (7) los ntawm Lavxias teb sab Quantum Center, uas kuj yog ib tug xib fwb ntawm physics ntawm University of Calgary nyob rau hauv Canada, hais tias quantum computers. cuab yeej rhuav tshemtsis tsim.

7. Xib fwb Alexander Lvovsky

Nws txhais li cas? Ua ntej tshaj plaws, kev ruaj ntseg digital. Tam sim no, tag nrho cov ntaub ntawv tseem ceeb digital xa tawm hauv Is Taws Nem yog encrypted los tiv thaiv kev ceev ntiag tug ntawm cov neeg nyiam. Peb twb pom cov xwm txheej uas hackers tuaj yeem cuam tshuam cov ntaub ntawv no los ntawm kev rhuav tshem cov encryption.

Raws li Lvov, cov tsos ntawm quantum computer yuav tsuas ua kom yooj yim rau cybercriminals. Tsis muaj cov cuab yeej encryption paub niaj hnub no tuaj yeem tiv thaiv nws tus kheej los ntawm kev ua lub zog ntawm lub computer tiag tiag quantum.

Cov ntaub ntawv kho mob, cov ntaub ntawv nyiaj txiag, thiab txawm tias cov lus zais ntawm tsoomfwv thiab cov koom haum tub rog yuav muaj nyob rau hauv lub lauj kaub, uas yuav txhais tau tias, raws li Lvovsky sau tseg, cov thev naus laus zis tshiab tuaj yeem hem tag nrho lub ntiaj teb kev txiav txim. Lwm cov kws tshaj lij ntseeg tias cov neeg Lavxias txoj kev ntshai tsis muaj tseeb, txij li kev tsim lub quantum supercomputer tiag tiag kuj tseem yuav tso cai. pib quantum cryptography, yog suav tias yog indestructible.

Lwm txoj hauv kev

Ntxiv nrog rau cov cuab yeej siv computer niaj hnub thiab kev txhim kho ntawm quantum systems, ntau lub chaw ua haujlwm tau ua haujlwm rau lwm txoj hauv kev los tsim supercomputers yav tom ntej.

Lub koom haum Asmeskas DARPA pab nyiaj rau XNUMX lub chaw rau lwm qhov kev tsim kho tshuab computer. Lub architecture siv nyob rau hauv niaj hnub tshuab yog conventionally hu ua von Neumann architectureAuj, nws twb muaj xya caum xyoo lawm. Lub koom haum tiv thaiv kev txhawb nqa rau cov kws tshawb fawb hauv tsev kawm ntawv lub hom phiaj los tsim txoj hauv kev ntse dua los tuav cov ntaub ntawv ntau dua li yav dhau los.

Buffering thiab Parallel Computing Nov yog qee qhov piv txwv ntawm cov txheej txheem tshiab cov pab pawg no tau ua haujlwm. Lwm tus ADA (), uas ua rau nws yooj yim dua los tsim cov ntawv thov los ntawm kev hloov cov CPU thiab cov khoom siv nco nrog cov modules rau hauv ib lub rooj sib txoos, tsis yog cuam tshuam nrog cov teeb meem ntawm lawv cov kev sib txuas ntawm lub motherboard.

Xyoo tas los, ib pab neeg tshawb fawb los ntawm UK thiab Russia tau ua tiav pom tias hom "Magic Plua plav"ntawm cov uas lawv tau tsim teeb thiab teeb meem - Thaum kawg dhau ntawm "kev ua tau zoo" txawm tias cov supercomputers muaj zog tshaj plaws.

Cov kws tshawb fawb los ntawm British universities ntawm Cambridge, Southampton thiab Cardiff thiab lub koom haum Lavxias teb sab Skolkovo tau siv quantum particles hu ua cov polaritonsuas tuaj yeem txhais tau tias yog ib yam ntawm lub teeb thiab teeb meem. Qhov no yog ib txoj hauv kev tshiab rau kev siv computer. Raws li cov kws tshawb fawb, nws tuaj yeem tsim lub hauv paus ntawm lub khoos phis tawj tshiab uas muaj peev xwm daws cov lus nug uas tsis tuaj yeem daws tau tam sim no - hauv ntau yam, xws li biology, nyiaj txiag thiab chaw mus ncig. Cov txiaj ntsig ntawm kev tshawb fawb tau luam tawm hauv phau ntawv xov xwm Nature Materials.

Nco ntsoov tias niaj hnub no cov supercomputers tsuas tuaj yeem daws tau ib feem me me ntawm cov teeb meem. Txawm hais tias lub khoos phis tawj quantum hypothetical, yog tias nws tau tsim thaum kawg, yuav zoo tshaj plaws muab lub quadratic speedup rau kev daws cov teeb meem nyuaj tshaj plaws. Lub caij no, cov polaritons uas tsim "dawb plua plav" yog tsim los ntawm activating txheej ntawm gallium, arsenic, indium thiab txhuas atoms nrog laser beams.

Cov electrons nyob rau hauv cov khaubncaws sab nraud povtseg absorbs thiab emit lub teeb ntawm tej xim. Polaritons yog kaum txhiab lub sij hawm sib zog dua li cov hluav taws xob thiab tuaj yeem ncav cuag qhov ntom ntom kom ua rau lub xeev tshiab ntawm cov teeb meem hu ua Bose-Einstein condensate (yim). Lub quantum theem ntawm polaritons nyob rau hauv nws yog synchronized thiab tsim ib qho khoom macroscopic quantum, uas tuaj yeem kuaj pom los ntawm kev ntsuas photoluminescence.

8. Daim phiaj qhia txog Bose-Einstein condensate

Nws hloov tawm tias hauv lub xeev tshwj xeeb no, polariton condensate tuaj yeem daws qhov teeb meem optimization peb tau hais thaum piav txog quantum computers ntau npaum li qubit-based processors. Cov kws sau ntawv ntawm British-Lavxias cov kev tshawb fawb tau pom tias raws li polaritons condense, lawv cov quantum theem tau teem rau hauv ib qho kev teeb tsa sib raug rau qhov tsawg kawg nkaus ntawm kev ua haujlwm nyuaj.

"Peb tab tom pib tshawb nrhiav lub peev xwm ntawm cov phiaj xwm polariton rau kev daws teeb meem nyuaj," sau Nature Materials co-sau Prof. Pavlos Lagoudakis, Lub taub hau ntawm Hybrid Photonics Laboratory ntawm University of Southampton. "Tam sim no peb tab tom ntsuas peb lub cuab yeej mus rau ntau pua ntawm cov nodes thaum kuaj lub hauv paus ua lub zog."

Hauv cov kev sim no los ntawm lub ntiaj teb ntawm kev hloov maj mam quantum theem ntawm lub teeb thiab teeb meem, txawm tias quantum processors zoo li yog ib yam dab tsi clumsy thiab khov kho nrog kev muaj tiag. Raws li koj tuaj yeem pom, cov kws tshawb fawb tsis yog tsuas yog ua haujlwm ntawm supercomputers ntawm tag kis thiab cov tshuab ntawm hnub tom qab tag kis, tab sis lawv twb tau npaj yuav ua li cas rau hnub tom qab tag kis.

Nyob rau ntawm no mus txog exascale yuav yog ib qho kev sib tw heev, ces koj yuav xav txog qhov tseem ceeb tom ntej ntawm lub flop nplai (9). Raws li koj tau twv, tsuas yog ntxiv processors thiab nco rau qhov ntawd tsis txaus. Yog tias cov kws tshawb fawb yuav tsum ntseeg, kev ua tiav cov kev suav muaj zog zoo li no yuav ua rau peb daws cov teeb meem megaproblems paub peb, xws li txiav txim siab mob qog noj ntshav lossis tshuaj xyuas cov ntaub ntawv hnub qub.

9. Lub neej yav tom ntej ntawm supercomputing

Muab cov lus nug nrog cov lus teb

Yuav ua li cas yog tom ntej no?

Zoo, nyob rau hauv cov ntaub ntawv ntawm quantum computers, cov lus nug tshwm sim raws li lawv yuav tsum tau siv rau. Raws li cov laus adage, computers daws teeb meem uas yuav tsis muaj nyob yog tsis muaj lawv. Yog li peb yuav tsum zaum tsim cov futuristic supermachines ua ntej. Ces teeb meem yuav tshwm sim ntawm lawv tus kheej.

Hauv thaj chaw twg quantum computers tuaj yeem pab tau?

Artificial txawj ntse. AI () ua haujlwm ntawm lub hauv paus ntsiab lus ntawm kev kawm los ntawm kev paub dhau los, uas ua rau ntau dua thiab muaj tseeb dua li cov lus qhia tau txais thiab kom txog thaum lub khoos phis tawj ua "ntse". Kev tawm tswv yim yog nyob ntawm kev suav ntawm qhov tshwm sim ntawm ntau qhov kev xaiv ua tau. Peb twb paub lawm tias Lockheed Martin, piv txwv li, npaj yuav siv nws lub D-Wave quantum computer los sim autopilot software uas tam sim no nyuaj rau cov khoos phis tawj qub, thiab Google tab tom siv lub khoos phis tawj quantum los tsim software uas tuaj yeem paub qhov txawv tsheb ntawm thaj chaw. .

Molecular qauv. Ua tsaug rau quantum computers, nws yuav ua tau kom raug qauv molecular kev sib cuam tshuam, tab tom nrhiav rau qhov zoo tshaj plaws configurations rau tshuaj tiv thaiv. Quantum chemistry yog qhov nyuaj heev uas cov khoos phis tawj digital niaj hnub tsuas tuaj yeem txheeb xyuas cov molecules yooj yim tshaj plaws. Tshuaj tiv thaiv yog quantum nyob rau hauv cov xwm vim hais tias lawv tsim heev entangled quantum hais tias sib tshooj, yog li tag nrho cov tsim quantum computers tau yooj yim ntsuam xyuas txawm lub complex txheej txheem. Google twb muaj kev txhim kho hauv cheeb tsam no - lawv tau ua qauv rau hydrogen molecule. Qhov tshwm sim yuav yog cov khoom siv tau zoo dua, los ntawm cov hnub ci vaj huam sib luag rau cov tshuaj.

Cryptography. Cov kev ruaj ntseg niaj hnub no nyob ntawm qhov ua tau zoo thawj tiam. Qhov no tuaj yeem ua tiav nrog cov khoos phis tawj digital los ntawm kev saib txhua qhov ua tau, tab sis lub sijhawm yuav tsum tau ua kom ua "code breaking" kim thiab siv tsis tau. Lub caij no, quantum khoos phis tawj tuaj yeem ua qhov no nthuav dav, ua haujlwm zoo dua li cov tshuab digital, txhais tau hais tias niaj hnub no txoj kev ruaj ntseg yuav dhau los sai sai. Kuj tseem muaj kev cog lus quantum encryption txoj hauv kev uas tau tsim los ua kom zoo dua ntawm unidirectional xwm ntawm quantum entanglement. Lub nroog thoob plaws lub network twb tau pom nyob rau hauv ntau lub teb chaws, thiab Suav cov kws tshawb fawb tsis ntev los no tau tshaj tawm tias lawv tau ua tiav xa cov photons entangled los ntawm orbiting "quantum" satellite mus rau peb lub hauv paus chaw nres tsheb rov qab mus rau lub ntiaj teb.

Kev ua qauv nyiaj txiag. Kev lag luam niaj hnub no yog cov txheej txheem nyuaj tshaj plaws hauv lub neej. Txawm hais tias cov cuab yeej tshawb fawb thiab lej rau lawv cov lus piav qhia thiab kev tswj tau raug tsim los, qhov ua tau zoo ntawm cov dej num no tseem tsis txaus vim qhov sib txawv ntawm cov kev qhuab qhia ntawm kev tshawb fawb: tsis muaj ib puag ncig tswj kev sim uas tuaj yeem ua tiav. Txhawm rau daws qhov teeb meem no, cov tub ua lag luam thiab cov kws tshuaj ntsuam tau tig mus rau quantum suav. Ib qho txiaj ntsig tam sim ntawd yog qhov randomness muaj nyob rau hauv quantum computers yog ua raws li cov xwm txheej ntawm kev lag luam nyiaj txiag. Cov neeg ua lag luam feem ntau xav ntsuas qhov kev faib tawm ntawm cov txiaj ntsig hauv ntau qhov xwm txheej tshwm sim los ntawm qhov tshwm sim.

Huab cua huab cua. NOAA Tus Thawj Saib Xyuas Kev Lag Luam Rodney F. Weiher tau hais tias yuav luag 30% ntawm US GDP ($ 6 trillion) yog ncaj qha lossis ncaj qha nyob ntawm huab cua. rau kev tsim khoom noj khoom haus, kev thauj mus los thiab muag khoom. Yog li, lub peev xwm los kwv yees zoo dua qhov aura yuav muaj txiaj ntsig zoo hauv ntau thaj chaw, tsis hais txog lub sijhawm ntev dua rau kev tiv thaiv kev puas tsuaj ntuj. UK lub teb chaws huab cua huab cua, Lub Chaw Haujlwm Met, twb tau pib nqis peev hauv cov kev tsim kho tshiab no kom tau raws li lub zog thiab kev xav tau uas nws yuav tsum tau cuam tshuam los ntawm 2020 mus ntxiv, thiab tau tshaj tawm tsab ntawv tshaj tawm ntawm nws tus kheej cov kev xav tau ntawm kev xav tau.

Particle Physics. Particle physics qauv yog feem ntau nyuaj heev, intricate kev daws teeb meem uas yuav tsum tau siv sij hawm ntau lub sij hawm los simulate tus lej. Qhov no ua rau lawv zoo tagnrho rau quantum xam, thiab cov kws tshawb fawb twb tau txais txiaj ntsig los ntawm nws. Cov kws tshawb fawb los ntawm University of Innsbruck thiab lub koom haum rau Quantum Optics thiab Quantum Information (IQOQI) tsis ntev los no tau siv lub programmable quantum system los ua cov simulations no. Raws li daim ntawv Nature, pab neeg siv ib qho yooj yim version ntawm lub quantum computer nyob rau hauv uas ions ua cov txheej txheem kev ua haujlwm, cov kauj ruam yooj yim ntawm kev xam computer. Qhov kev simulation tau pom tiav kev pom zoo nrog kev sim tiag tiag ntawm cov lus piav qhia physics. hais tias theoretical physicist Peter Zoller. -