양자 입자 게스트 칼럼: "HPC를 넘어 양자보다 앞서다: 레이저 가공은 복잡한 최적화 과제를 위한 획기적인 솔루션으로 부상합니다." - Inside Quantum Technology

Lightsolver의 CEO이자 공동 창립자인 Ruti Ben-Shlomi가 레이저 발전이 양자 컴퓨팅에 어떤 영향을 미쳤는지 설명합니다.

By 게스트 작성자 게시일: 18년 2024월 XNUMX일

"Quantum Particles"는 이 분야의 주요 과제와 프로세스를 살펴보는 양자 연구원, 개발자 및 전문가와의 독점적인 통찰력과 인터뷰를 제공하는 편집 게스트 칼럼입니다. 이 기사는 작성자가 작성했습니다. 루티 벤-슬로미, CEO이자 공동 창립자 라이트솔버, 양자 컴퓨팅의 장점으로 레이저 가공에 중점을 두고 있습니다.

기업은 효율성 향상, 생산성 향상, 비용 절감을 위해 지속적으로 노력하고 있습니다. 그러나 대부분의 경우 이러한 목표 달성은 엄격한 최적화 기능에 달려 있습니다. 예를 들어 라스트 마일 배송이나 서비스 기술자 팀을 수백 개의 위치에 파견하는 경우: 매우 효율적인 경로와 일정을 만들기 위해 기업은 조합 최적화 문제를 해결해야 합니다. 이러한 유형의 계산의 문제점은 NP-하드라는 점입니다. 즉, 변수와 제약 조건의 수가 늘어남에 따라 계산이 기하급수적으로 증가한다는 의미입니다. 예를 들어 10개가 넘습니다.94 10명의 현장 서비스 기술자로 구성된 팀에 XNUMX개의 작업을 할당하는 방법 - 현재 컴퓨터의 성능을 초과하는 문제 규모.

기존 슈퍼컴퓨터는 계산 한계에 도달한 것처럼 보이지만, 양자 컴퓨터는 복잡한 실제 문제를 해결하기 위해 아직 확장 가능하거나 실용적이지 않습니다. 우리에게 필요한 것은 이러한 문제를 해결하는 더 나은 방법입니다 지금 – 물류 문제뿐만 아니라 재무 포트폴리오 최적화 및 위험 모델링 개선에서 신약 발견 및 재료 과학 향상에 이르기까지 모든 영역을 실행하는 문제입니다.

다행스럽게도 레이저의 힘을 활용하여 가장 강력한 기존 컴퓨터와 양자 컴퓨터보다 더 빠르게 계산할 수 있는 새로운 양자 기반 기술이 오늘날 이용 가능합니다. 이 새로운 컴퓨팅 패러다임은 전자 부품이 없으며 기존 고성능 컴퓨팅(HPC)의 한계를 뛰어넘고 복잡한 최적화 문제를 해결하기 위해 양자 컴퓨팅보다 더 실용적인 솔루션을 제공합니다.

HPC와 Quantum의 한계를 뛰어넘다

기존 컴퓨터는 근사 기법을 사용하여 최적화 문제를 해결하므로 문제의 크기에 따라 기하급수적으로 증가하여 오늘날 HPC의 상한을 빠르게 초과하는 손상된 품질과 처리 시간의 솔루션이 생성됩니다. 심지어 가장 강력한 1000조 FLOPS 넘는 성능 자랑하는 슈퍼컴퓨터, 벽에 부딪힐 수도 또한 지속 불가능한 수준의 전력과 냉각이 필요합니다. 결과적으로 많은 기업에서는 현재 사용 가능한 풍부한 데이터를 활용하여 비즈니스를 진정으로 향상시킬 수 없습니다.

양자 컴퓨터는 큰 가능성을 보여주지만 아직 저렴하거나 확장 가능하지 않습니다. 또한 초고진공 환경, 특수 구성요소, 초저온 조건과 관련된 복잡한 안정화 시스템에 대한 필요성과 같은 사소한 엔지니어링 과제도 있습니다. 이러한 까다로운 요구 사항을 해결하려는 노력에도 불구하고 양자 컴퓨터는 여전히 오류가 발생하기 쉽고 이에 따라 신뢰성과 정확성이 저하됩니다.

일부 양자 어닐러는 이제 클라우드에서 사용할 수 있지만 대부분은 제한된 연결로 인해 성능 및 확장성 문제를 겪고 있으며, 이로 인해 복잡한 실제 문제를 효율적으로 해결하는 능력이 저하됩니다.

레이저를 통한 밝은 솔루션

레이저 가공은 계산 작업에 결합된 레이저를 사용하는 새로운 컴퓨팅 패러다임입니다. 전자 부품이 필요하지 않으며 더 빠른 처리 속도, 향상된 정확도, 낮은 전력 소비, 확장성 및 주변 조건에서의 작동과 같은 기존 컴퓨팅 접근 방식에 비해 많은 이점을 제공합니다.

그것은 어떻게 작동합니까?

레이저는 QUBO(Quadratic Unconstrained Binary Optimization) 또는 Ising 모델로 표현될 수 있는 수학 문제를 해결할 수 있습니다. 레이저 컴퓨팅은 문제의 제약 조건을 레이저의 상대적 위상으로 인코딩하여 작동합니다. 그런 다음 위상 상태는 단단히 결합된 레이저 어레이에 의해 촉진되는 제어 가능한 방식으로 각 레이저의 빛을 회절시켜 상호 작용합니다. 이 디자인은 모든 레이저 간의 완전한 연결을 보장하여 데스크탑 크기의 장치 내에서 쌍으로 전체 스핀 상호 작용을 가능하게 합니다.

레이저의 파동 특성과 특수 매핑 프로세스로 인해 레이저 빔은 문제 해결에 해당하고 카메라로 읽을 수 있는 최소 에너지 손실 상태로 원활하게 수렴됩니다. 무엇보다도 레이저는 양자 컴퓨터와 유사하게 다양한 솔루션을 병렬로 계산할 수 있으므로 다른 기술보다 훨씬 빠른 빛의 속도로 결과를 계산할 수 있습니다.

하지만 양자 시스템과 달리 레이저 기반 슈퍼컴퓨터는 환경 조건에 민감하지 않으며 초고진공에서 작동할 필요가 없습니다. 또한 장치 크기를 늘리지 않고도 놀라운 확장성을 보여줍니다. 쉽게 사용할 수 있는 상용 구성 요소로 제작된 레이저 가공 솔루션의 컴팩트한 크기는 접근성도 용이합니다. 이러한 모든 이점은 온프레미스 애플리케이션뿐만 아니라 자율주행차와 같은 IoT 사용 사례, 석유 굴착 장치 및 기타 원격 위치의 현장 배포에 이르기까지 더 광범위한 채택을 위한 길을 열어줍니다.

레이저 가공에 대한 전망

최근 벤치마크에서 레이저 가공은 NP-하드 문제를 해결하는 능력을 입증했습니다. 이는 레이저 가공이 엄청난 컴퓨팅 잠재력을 갖고 있음을 조기에 보여주는 기념비적인 성과입니다. 계속해서 발전하고 진화하면서 컴퓨팅 분야에 혁명을 일으키고 한때 해결 불가능하다고 생각되었던 문제를 해결할 수 있습니다.

IBM, Microsoft, Google과 같은 거대 기술 기업은 신뢰할 수 있는 양자 컴퓨터를 구축하기 위해 서둘러 경쟁하고 있지만 기존의 입증된 레이저 기술을 활용하는 이 새로운 패러다임은 오늘날 실제 문제를 해결하고 있습니다. 이는 기업이 자원을 보존하고, 수익을 늘리고, 에너지 소비를 줄이는 데 도움이 될 수 있으며, 이는 현재 경제적으로 어려운 환경에서 절실히 필요한 기능입니다. 레이저 처리는 슈퍼컴퓨팅 환경의 필수적인 부분이 되고 있으며 앞으로 HPC와 양자 컴퓨팅 모두를 능가할 좋은 위치에 있습니다.

루티 벤-슬로미, PhD는 물리학자이자 LightSolver의 CEO입니다. 그녀는 최초의 LPU를 발명한 후 2020년 Chene Tradonsky 박사와 공동 창립했습니다. 앞서서 라이트솔버, Ruti는 2019년 이스라엘 Weizmann Institute of Science에서 양자 및 원자/분자 물리학 박사 학위를 받았습니다. 2011년에 그녀는 초저온 원자 시스템을 처음부터 설계하고 구축한 후 네게브 벤구리온 대학교에서 물리학 석사 학위를 받았습니다. 학위 사이에 Ruti는 Intel의 프로세스 엔지니어로 근무했습니다.

카테고리 :
게스트 기사, 광자, 양자 컴퓨팅, 연구

태그 :
레이저, 라이트솔버, 루티 벤-슬로미