By Asiakkaan kirjoittaja julkaistu 18
"Quantum Particulars" on toimituksellinen vieraskolumni, joka sisältää eksklusiivisia näkemyksiä ja haastatteluja kvanttitutkijoiden, kehittäjien ja asiantuntijoiden kanssa, jotka tarkastelevat tämän alan keskeisiä haasteita ja prosesseja. Tämä artikkeli, kirjoittaja Ruti Ben-Shlomi, toimitusjohtaja ja toinen perustaja LightSolver, keskittyy laserkäsittelyyn kvanttilaskennan etuna.
Yritykset pyrkivät jatkuvasti parantamaan tehokkuutta, lisäämään tuottavuutta ja alentamaan kustannuksia. Monissa tapauksissa näiden tavoitteiden saavuttaminen riippuu kuitenkin tiukoista optimointivalmiuksista. Otetaan esimerkiksi viimeinen toimitus tai huoltoteknikon lähettäminen satoihin paikkoihin: Tehokkaiden reittien ja aikataulujen luomiseksi yritysten on ratkaistava kombinatoriset optimointiongelmat. Tämäntyyppisen laskennan haasteena on, että ne ovat NP-kovia, mikä tarkoittaa, että ne kasvavat eksponentiaalisesti muuttujien ja rajoitusten määrän kasvaessa. Esimerkiksi niitä on yli 1094 tapoja jakaa 10 työpaikkaa seitsemän kenttähuoltoteknikon kesken – ongelman koko ylittää nykyisten tietokoneiden kyvyt.
Vaikka klassiset supertietokoneet näyttävät saavuttaneen laskennallisen rajansa, kvanttitietokoneet eivät ole vielä skaalautuvia tai käytännöllisiä ratkaisemaan monimutkaisia reaalimaailman ongelmia. Tarvitsemme paremman menetelmän tällaisten ongelmien ratkaisemiseksi nyt – Eikä pelkästään logistiikkahaasteita, vaan ongelmia, jotka ulottuvat rahoitussalkun optimoinnista ja riskimallinnuksen parantamisesta lääkekehitykseen ja tehostettuun materiaalitieteeseen.
Onneksi nykyään on saatavilla uusi kvantti-inspiroima tekniikka, joka hyödyntää lasereiden tehoa laskeakseen nopeammin kuin tehokkaimmat klassiset ja kvanttitietokoneet. Tämä uusi laskentaparadigma on vapaa elektronisista komponenteista, lupaa ylittää klassisen korkean suorituskyvyn laskennan (HPC) rajoitukset ja tarjoaa kvanttilaskentaa käytännöllisemmän ratkaisun monimutkaisten optimointiongelmien ratkaisemiseen.
HPC:n ja kvantin rajojen ulkopuolella
Klassiset tietokoneet ratkaisevat optimointiongelmia käyttämällä approksimaatiotekniikoita, mikä johtaa huononlaatuisiin ratkaisuihin ja käsittelyaikaan, jotka kasvavat eksponentiaalisesti ongelman koon myötä ja ylittävät nopeasti nykypäivän HPC:n ylärajat. Jopa tehokkain supertietokoneet, joiden suorituskyky ylittää sata kvadriljoonaa FLOPSia, voivat törmätä seinään ja vaativat myös kestämättömiä määriä tehoa ja jäähdytystä. Tämän seurauksena monet yritykset eivät voi hyödyntää nykyään saatavilla olevan tiedon runsautta ja todella parantaa liiketoimintaansa.
Kvanttitietokoneet lupaavat paljon, mutta ne eivät ole vielä edullisia tai skaalautuvia. Niillä on myös ei-triviaaleja suunnitteluhaasteita, kuten tarve erittäin suurille tyhjiöympäristöille, erikoiskomponenteille ja monimutkaisille stabilointijärjestelmille, joihin liittyy erittäin kylmiä olosuhteita. Huolimatta pyrkimyksistä vastata näihin vaativiin vaatimuksiin, kvanttitietokoneet ovat edelleen alttiita virheille ja vastaavasti luotettavuuden ja tarkkuuden heikkenemiselle.
Joitakin kvanttihehkuttimia on nyt saatavilla pilvessä, mutta useimmat niistä kärsivät suorituskyvyn ja skaalautuvuuden haasteista rajoitetun liitettävyyden vuoksi, mikä estää niiden kykyä käsitellä tehokkaasti monimutkaisia reaalimaailman ongelmia.
Kirkas ratkaisu laserilla
Laserkäsittely on uusi laskentaparadigma, joka käyttää kytkettyjä lasereita laskentatehtäviin. Se ei vaadi elektronisia komponentteja ja tarjoaa lukuisia etuja perinteisiin laskentamenetelmiin verrattuna, kuten nopeamman käsittelynopeuden, paremman tarkkuuden, alhaisen virrankulutuksen, skaalautuvuuden ja toiminnan ympäristöolosuhteissa.
Kuinka se toimii?
Laserilla voidaan ratkaista matemaattisia tehtäviä, jotka voidaan ilmaista neliöllisenä rajoittamattomana binäärioptimointina (QUBO) tai Ising-mallina. Laserlaskenta toimii koodaamalla ongelman rajoitteet lasereiden suhteellisiin vaiheisiin. Vaihetilat ovat sitten vuorovaikutuksessa taitamalla valoa kustakin laserista ja niiden välillä hallittavalla tavalla tiukasti kytketyn laserryhmän avulla. Tämä muotoilu varmistaa täydellisen liitettävyyden kaikkien lasereiden välillä, mikä mahdollistaa pareittainen kaikki-kaikkien spin-vuorovaikutuksen pöytäkoneen kokoisessa laitteessa.
Lasereiden aaltoluonteen ja erikoistuneen kartoitusprosessin ansiosta lasersäteet konvergoivat saumattomasti kohti ongelman ratkaisua vastaavaa ja kameralla luettavissa olevaa minimaalisen energiahäviön tilaa. Mikä parasta, kuten kvanttitietokoneet, laserit voivat laskea erilaisia ratkaisuja rinnakkain, jolloin ne laskevat tuloksia valonnopeudella, huomattavasti nopeammin kuin muut tekniikat.
Toisin kuin kvanttijärjestelmät, laserpohjainen supertietokone ei kuitenkaan ole herkkä ympäristöolosuhteille, eikä sen tarvitse toimia ultrakorkeassa tyhjiössä. Se osoittaa myös huomattavan skaalautuvuuden ilman laitteen koon kasvattamista. Laserprosessointiratkaisujen kompakti koko, joka on rakennettu helposti saatavilla olevista kaupallisista komponenteista, helpottaa myös niiden saavutettavuutta. Kaikki nämä edut tasoittavat tietä laajemmalle käyttöönotolle, ei vain on-prem-sovelluksissa, vaan myös IoT:n käyttötapauksissa, kuten autonomisissa ajoneuvoissa, sekä kenttäkäyttöön öljynporauslautoilla ja muissa etäisissä paikoissa.
Katse eteenpäin laserkäsittelyssä
Viimeaikaisissa vertailuissa laserkäsittely on osoittanut kykynsä ratkaista NP-vaikeita ongelmia. Tämä on monumentaalinen saavutus, joka antaa varhaisen osoituksen siitä, että laserkäsittelyllä on valtava laskentapotentiaali. Kun se kehittyy ja kehittyy jatkuvasti, se voi mullistaa tietojenkäsittelyn alan ja ratkaista ongelmia, joita aikoinaan pidettiin ratkaisemattomina.
Suuret teknologiayritykset, kuten IBM, Microsoft ja Google, kilpailevat hätäisesti rakentaakseen luotettavia kvanttitietokoneita, mutta tämä uusi paradigma, joka hyödyntää olemassa olevaa, todistettua lasertekniikkaa, ratkaisee nykyään todellisia ongelmia. Se voi auttaa yrityksiä säästämään resursseja, lisäämään tuloja ja vähentämään energiankulutusta, kykyjä, joita tarvitaan kipeästi nykyisessä taloudellisesti haastavassa ympäristössä. Laserkäsittelystä on tulossa olennainen osa supertietokoneiden maisemaa, ja se on hyvässä asemassa ohittamaan sekä HPC:n että kvanttilaskennan tulevina vuosina.
Ruti Ben-Shlomi, PhD, on fyysikko ja LightSolverin toimitusjohtaja, jonka hän perusti yhdessä tohtori Chene Tradonskyn kanssa vuonna 2020 keksittyään ensimmäisen LPU:n. Ennen LightSolver, Ruti väitteli tohtoriksi kvantti- ja atomi-/molekyylifysiikasta vuonna 2019 Weizmann Institute of Sciencesta Israelissa. Vuonna 2011 hän valmistui fysiikan maisteriksi Negevin Ben-Gurionin yliopistosta suunniteltuaan ja rakentaessaan ultrakylmien atomien järjestelmän tyhjästä. Välillä Ruti toimi Intelin prosessiinsinöörinä.
- SEO-pohjainen sisällön ja PR-jakelu. Vahvista jo tänään.
- PlatoData.Network Vertical Generatiivinen Ai. Vahvista itseäsi. Pääsy tästä.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Tietoa laajennettu. Pääsy tästä.
- PlatoESG. hiili, CleanTech, energia, ympäristö, Aurinko, Jätehuolto. Pääsy tästä.
- PlatonHealth. Biotekniikan ja kliinisten kokeiden älykkyys. Pääsy tästä.
- Lähde: https://www.insidequantumtechnology.com/news-archive/quantum-particulars-guest-column-beyond-hpc-ahead-of-quantum-laser-processing-emerges-as-the-breakthrough-solution-for-complex-optimization-challenges/
