Badacze firmy Nvidia twierdzą, że nastąpił znaczący postęp w dążeniu do zbudowania w pełni funkcjonalnego, opłacalnego komercyjnie komputera kwantowego w oparciu o symulacje superkomputerów przeprowadzone z wykorzystaniem jednostek przetwarzania graficznego (GPU).

Chociaż postęp w opracowaniu użytecznego komputera kwantowego utrzymuje się od dziesięcioleci, fizycy wciąż nie są podzieleni co do tego, jaką dokładnie ścieżkę obrać w kierunku swojego ostatecznego stworzenia.

Kwant

Komputery kwantowe działają inaczej niż ich klasyczne odpowiedniki. Komputery, których używamy na co dzień, takie jak ten, o którym czytasz ten artykuł, wykorzystują przełączniki binarne do przeprowadzania obliczeń. Jednak ich kwantowi kuzyni wykorzystują naturę fizyki, wykorzystując kubity, do przeprowadzania znacznie bardziej złożonych obliczeń, niż są w stanie wykonać same zera i jedynki.

Istnieje wiele szkół myślenia o tym, jak dokładnie zbudować komputer kwantowy, a każda z nich wiąże się z niezwykle kosztowną infrastrukturą, pionierską inżynierią i przełomowymi badaniami w zakresie teoretycznych koncepcji matematycznych i fizycznych.

Prawdopodobnie obecnie najczęściej badane są dwa podejścia: bramkowanie kwantowe i wyżarzanie kwantowe. Różnice między nimi są znaczne, podobnie jak ich potencjalne możliwości.

Nvidia pracuje nad opracowaniem systemu wyżarzania kwantowego. Jej ogromne doświadczenie z procesorami graficznymi, zarówno w sektorze gier, jak i sztucznej inteligencji, stawia ją w wyjątkowej pozycji do prowadzenia badań w zakresie obliczeń kwantowych za pomocą symulacji superkomputerowych.

Superkomputery kontra supergromady

Według niedawno opublikowanego artykułu badawczego badacze firmy Nvidia wykorzystali setki tysięcy procesorów graficznych w kilku oddzielnych klastrach, aby symulować zachowanie układu wyżarzania kwantowego.

Tego rodzaju symulacje są zwykle przeprowadzane na superkomputerach wyposażonych w klastry procesorów lub podobną architekturę. Ale pionierskie procesory graficzne Nvidii dają jej potężną alternatywę.

Badanie Nvidii opisuje, w jaki sposób zespół wykorzystał symulacje kwantowe oparte na procesorach graficznych do rozwiązania wyjątkowego problemu napotykanego w systemach wyżarzania, w których cząstki magnetyczne wykorzystywane w obliczeniach kwantowych „nagle zmieniały swoje zachowanie”.

Dzięki symulacjom zespołowi udało się zaproponować rozwiązanie polegające na manipulacji polami magnetycznymi. Po wdrożeniu mogłoby to przybliżyć do rynku kompleksowe usługi wyżarzania kwantowego. 

Aplikacje w przyszłości

Systemy wyżarzania kwantowego to specjalny rodzaj komputera kwantowego opracowywany w celu rozwiązywania bardzo specyficznych problemów. W przeciwieństwie do komputerów kwantowych opartych na bramkach, nie są one przeznaczone do wykonywania ogólnych zadań.

Prawdopodobnie zostaną opracowane w sposób szyty na miarę, aby rozwiązać nierozstrzygnięte problemy w dziedzinie optymalizacji. Branże, na które najprawdopodobniej wpływ będą miały systemy wyżarzania kwantowego, obejmują wykrywanie kwantowe, transport, spedycję i logistykę, energię, finanse i blockchain.

Na przykład w dziedzinie finansów naukowcy przewidują, że kwantowe systemy obliczeniowe mogą zapewnić znaczny wzrost dokładności w obszarach prognozowania, zarządzania portfelem i dywersyfikacji.

Powiązane: Komunikat DARPA podkreśla trudności w opracowywaniu rozwiązań w zakresie finansów kwantowych