Sjóndeildarhringur hins fyrrnefnda - og handan ...

Annars vegar ættu þeir að hjálpa okkur að vinna bug á krabbameini, spá nákvæmlega fyrir um veðrið og ná tökum á kjarnasamruna. Á hinn bóginn er óttast að þær muni valda eyðileggingu á heimsvísu eða hneppa mannkynið í þrældóm. Í augnablikinu eru tölvuskrímslin hins vegar enn ófær um að gera mikið gott og alhliða illsku á sama tíma.

Á sjöunda áratugnum höfðu afkastamestu tölvurnar kraftinn megaflops (milljónir flotpunktaaðgerða á sekúndu). Fyrsta tölvan með vinnsluorku ofan 1 GFLOPS (gigaflops) var Cray 2, framleitt af Cray Research árið 1985. Fyrsta gerðin með vinnsluorku yfir 1 TFLOPS (teraflops) var ASCI Rauður, búin til af Intel árið 1997. Kraftur 1 PFLOPS (petaflops) náð vegahlaupari, gefið út af IBM árið 2008.

Núverandi tölvuaflsmet tilheyrir kínverska Sunway TaihuLight og er 9 PFLOPS.

Þó, eins og þú sérð, hafa öflugustu vélarnar ekki enn náð hundruðum petaflops, fleiri og fleiri exascale kerfiþar sem taka þarf tillit til valdsins exaflopsach (EFLOPS), þ.e. um meira en 1018 aðgerðir á sekúndu. Hins vegar er slík hönnun enn aðeins á stigi verkefna sem eru mismikil fágun.

LÆKKUNAR (, flotpunktaaðgerðir á sekúndu) er eining reikniorku sem notuð er fyrst og fremst í vísindalegum forritum. Hann er fjölhæfari en áður notaði MIPS kubburinn, sem þýðir fjölda örgjörvaleiðbeininga á sekúndu. Flopp er ekki SI, en það er hægt að túlka það sem einingu upp á 1/s.

Þú þarft exascale fyrir krabbamein

Exaflops, eða þúsund petaflops, er meira en allar topp XNUMX ofurtölvurnar samanlagt. Vísindamenn vona að ný kynslóð véla með slíkt afl muni skila byltingum á ýmsum sviðum.

Exascale tölvumáttur ásamt ört vaxandi vélanámstækni ætti að hjálpa, til dæmis, loksins brjóta krabbameinskóðann. Gagnamagnið sem læknar þurfa að hafa til að greina og meðhöndla krabbamein er svo mikið að það er erfitt fyrir hefðbundnar tölvur að takast á við verkefnið. Í dæmigerðri rannsókn á vefjasýni úr einu æxli eru teknar meira en 8 milljónir mælinga þar sem læknar greina hegðun æxlisins, svörun þess við lyfjameðferð og áhrif þess á líkama sjúklingsins. Þetta er algjört haf af gögnum.

sagði Rick Stevens hjá Argonne rannsóknarstofu bandaríska orkumálaráðuneytisins (DOE). -

Vísindamenn vinna að því að sameina læknisfræðilegar rannsóknir og tölvuorku CANDLE taugakerfiskerfi (). Þetta gerir þér kleift að spá fyrir um og þróa meðferðaráætlun sem er sérsniðin að þörfum hvers sjúklings. Þetta mun hjálpa vísindamönnum að skilja sameindagrundvöll lykilpróteinsamskipta, þróa forspárlíkön fyrir lyfjasvörun og leggja til bestu meðferðaraðferðir. Argonne telur að exascale kerfi muni geta keyrt CANDLE forritið 50 til 100 sinnum hraðar en öflugustu ofurvélar sem þekkjast í dag.

Þess vegna bíðum við spennt eftir útliti ofurtölvna sem eru í háum gæðaflokki. Hins vegar munu fyrstu útgáfurnar ekki endilega birtast í Bandaríkjunum. Auðvitað eru Bandaríkin í kapphlaupinu um að búa til þá, og sveitarstjórnin í verkefni sem kallast Aurora er í samstarfi við AMD, IBM, Intel og Nvidia og leitast við að komast fram úr erlendum keppinautum. Hins vegar er ekki gert ráð fyrir að það gerist fyrr en árið 2021. Á sama tíma, í janúar 2017, tilkynntu kínverskir sérfræðingar um stofnun frumgerð af exascale. Fullvirkt líkan af þessari tegund af reiknieiningu er - tianhe-3 - þó er ólíklegt að það verði tilbúið á næstu árum.

Kínverjar halda fast

Staðreyndin er sú að frá árinu 2013 hefur kínversk þróun verið efst á lista yfir öflugustu tölvur í heimi. Hann drottnaði í mörg ár tianhe-2ok heyrir nú pálminn til nefnds Sunway Taihu ljós. Talið er að þessar tvær öflugustu vélar í Miðríkinu séu mun öflugri en allar tuttugu og ein ofurtölvurnar í bandaríska orkumálaráðuneytinu.

Bandarískir vísindamenn vilja að sjálfsögðu endurheimta þá forystu sem þeir höfðu fyrir fimm árum og vinna að kerfi sem gerir þeim kleift að gera þetta. Það er verið að byggja á Oak Ridge National Laboratory í Tennessee. Leiðtogafundur (2), ofurtölva sem áætlað er að verði tekin í notkun síðar á þessu ári. Það er umfram kraft Sunway TaihuLight. Það verður notað til að prófa og þróa ný efni sem eru sterkari og léttari, til að líkja eftir innri jörðu með hljóðbylgjum og til að styðja við stjarneðlisfræðiverkefni sem rannsaka uppruna alheimsins.

2. Landrýmisáætlun Summit ofurtölvunnar

Á nefndri Argonne National Laboratory ætla vísindamenn fljótlega að smíða enn hraðvirkara tæki. Þekktur sem A21Gert er ráð fyrir að árangur nái 200 petaflops.

Japan tekur einnig þátt í ofurtölvukapphlaupinu. Þrátt fyrir að það hafi fallið nokkuð í skuggann undanfarið af samkeppni Bandaríkjanna og Kína, er það þetta land sem ætlar að hefja ABC kerfi (), sem býður upp á 130 petaflops af krafti. Japanir vona að hægt sé að nota slíka ofurtölvu til að þróa gervigreind (gervigreind) eða djúpt nám.

Á sama tíma hefur Evrópuþingið ákveðið að smíða ofurtölvu milljarða evra í Evrópu. Þetta tölvuskrímsli mun hefja störf sín fyrir rannsóknarmiðstöðvar álfunnar um áramótin 2022 og 2023. Vélin verður byggð innan EuroGPK verkefniog byggingu þess verður fjármögnuð af aðildarríkjunum – þannig að Pólland mun einnig taka þátt í þessu verkefni. Spáð máttur þess er almennt nefndur "fyrirframkvaðningur".

Hingað til, samkvæmt 2017 röðun, af fimm hundruð hröðustu ofurtölvum í heimi, hefur Kína 202 slíkar vélar (40%), en Ameríka stjórnar 144 (29%).

Kína notar einnig 35% af tölvuorku heimsins samanborið við 30% í Bandaríkjunum. Næstu lönd með flestar ofurtölvur á listanum eru Japan (35 kerfi), Þýskaland (20), Frakkland (18) og Bretland (15). Þess má geta að, óháð upprunalandi, nota allar fimm hundruð öflugustu ofurtölvurnar mismunandi útgáfur af Linux ...

Þeir hanna sjálfir

Ofurtölvur eru nú þegar dýrmætt tæki til að styðja við vísinda- og tækniiðnað. Þeir gera vísindamönnum og verkfræðingum kleift að ná stöðugum framförum (og stundum jafnvel stórum stökkum fram á við) á sviðum eins og líffræði, veður- og loftslagsspám, stjarneðlisfræði og kjarnorkuvopnum.

Restin fer eftir krafti þeirra. Á næstu áratugum getur notkun ofurtölva breytt verulega efnahagslegum, hernaðarlegum og landfræðilegum aðstæðum þeirra landa sem hafa aðgang að þessari tegund háþróaðra innviða.

Framfarir á þessu sviði eru svo örar að hönnun nýrra kynslóða örgjörva er þegar orðin of erfið, jafnvel fyrir fjölda mannauðs. Af þessum sökum gegna háþróaður tölvuhugbúnaður og ofurtölvur í auknum mæli leiðandi hlutverk í þróun tölva, þar á meðal þeirra sem hafa forskeytið „ofur“.

3. Japansk ofurtölva

Lyfjafyrirtæki munu fljótlega geta starfað að fullu þökk sé tölvustórveldum vinna úr miklum fjölda erfðamengis mannsins, dýr og plöntur sem munu hjálpa til við að búa til ný lyf og meðferðir við ýmsum sjúkdómum.

Önnur ástæða (reyndar ein helsta) fyrir því að stjórnvöld eru að fjárfesta svona mikið í þróun ofurtölva. Skilvirkari farartæki munu hjálpa framtíðarherforingjum að þróa skýrar bardagaáætlanir í hvaða bardagaástandi sem er, leyfa þróun skilvirkari vopnakerfa og einnig styðja löggæslu- og leyniþjónustustofnanir við að bera kennsl á hugsanlegar ógnir fyrirfram.

Ekki nægur kraftur fyrir heilauppgerð

Nýjar ofurtölvur ættu að hjálpa til við að ráða hina náttúrulegu ofurtölvu sem við höfum þekkt lengi - mannsheilann.

Alþjóðlegt teymi vísindamanna hefur nýlega þróað reiknirit sem táknar mikilvægt nýtt skref í að móta taugatengingar heilans. Nýtt EKKI-reiknirit, sem lýst er í opnu riti sem birt var í Frontiers in Neuroinformatics, er gert ráð fyrir að líkja eftir 100 milljörðum samtengdra taugafruma í mannsheilanum á ofurtölvum. Vísindamenn frá þýsku rannsóknarmiðstöðinni Jülich, norska lífvísindaháskólanum, háskólanum í Aachen, japönsku RIKEN-stofnuninni og KTH Royal Institute of Technology í Stokkhólmi komu að verkinu.

Frá árinu 2014 hafa umfangsmiklar taugakerfislíkingar verið í gangi á RIKEN og JUQUEEN ofurtölvunum í Jülich ofurtölvumiðstöðinni í Þýskalandi og líkja eftir tengingum um það bil 1% taugafrumna í mannsheilanum. Af hverju bara svona margir? Geta ofurtölvur líkt eftir öllum heilanum?

Susanne Kunkel frá sænska fyrirtækinu KTH útskýrir.

Meðan á uppgerðinni stendur verður að senda taugafrumuvirkni (stuttar rafboð) til um það bil allra 100 manns. litlar tölvur sem kallast hnútar, hver með fjölda örgjörva sem framkvæma raunverulega útreikninga. Hver hnútur athugar hver þessara hvata tengist sýndartaugafrumunum sem eru til í þessum hnút.

4. Líkangerð heilatenginga taugafrumna, þ.e. við erum aðeins í byrjun ferðar (1%)

Augljóslega eykst magn tölvuminni sem örgjörvar þurfa fyrir þessa viðbótarbita á hverja taugafrumu með stærð tauganetsins. Til að fara út fyrir 1% uppgerð alls mannsheilans (4) þyrfti XNUMX sinnum meira minni en það sem er til í öllum ofurtölvum í dag. Þess vegna væri hægt að tala um að fá uppgerð af heilanum í heild sinni eingöngu í samhengi við ofurtölvur í framtíðinni. Þetta er þar sem næsta kynslóð NEST reiknirit ætti að virka.

TOP-5 ofurtölvur í heiminum

1. Sunway TaihuLight – 93 PFLOPS ofurtölva sett á markað árið 2016 í Wuxi, Kína. Síðan í júní 2016 hefur hún verið efst á TOP500 listanum yfir ofurtölvur með mesta tölvuafl í heimi.

2. Tianhe-2 (Vetrarbraut-2) er ofurtölva með tölvugetu upp á 33,86 PFLOPS smíðuð af NUDT () í Kína. Frá júní 2013

þar til í júní 2016 var hún hraðskreiðasta ofurtölva í heimi.

3. Piz Daint - hönnun þróuð af Cray, sett upp í svissnesku ofurtölvumiðstöðinni (). Hann var nýlega uppfærður - Nvidia Tesla K20X hröðum var skipt út fyrir nýja, Tesla P100, sem gerði það mögulegt að auka tölvuafl úr 2017 í 9,8 PFLOPS sumarið 19,6.

4. Gyokou er ofurtölva þróuð af ExaScaler og PEZY Computing. Staðsett hjá Japan Agency for Marine Science and Technology (JAMSTEC) í Yokohama Institute of Geosciences; á sömu hæð og Earth hermirinn. Kraftur: 19,14 PFLOPs.

5. Títan er 17,59 PFLOPS ofurtölva framleidd af Cray Inc. og hleypt af stokkunum í október 2012 á Oak Ridge National Laboratory í Bandaríkjunum. Frá nóvember 2012 til júní 2013 var Titan hraðskreiðasta ofurtölva heims. Hún er sem stendur í fimmta sæti en er samt hraðskreiðasta ofurtölvan í Bandaríkjunum.

Þeir keppa líka um yfirburði í skammtafræði

IBM telur að á næstu fimm árum, ekki ofurtölvur byggðar á hefðbundnum kísilflögum, en mun hefja útsendingar. Iðnaðurinn er rétt að byrja að skilja hvernig hægt er að nota skammtatölvur, að sögn vísindamanna fyrirtækisins. Búist er við að verkfræðingar muni uppgötva fyrstu helstu forritin fyrir þessar vélar á aðeins fimm árum.

Skammtatölvur nota tölvueiningu sem kallast alin. Venjulegir hálfleiðarar tákna upplýsingar í formi raða 1 og 0, en qubits sýna skammtaeiginleika og geta samtímis framkvæmt útreikninga sem 1 og 0. Þetta þýðir að tveir qubitar geta samtímis táknað raðir af 1-0, 1-1, 0-1 . ., 0-0. Reiknikraftur vex veldishraða með hverjum qubit, þannig að fræðilega gæti skammtatölva með aðeins 50 qubita haft meira vinnsluafl en öflugustu ofurtölvur heims.

D-Wave Systems er nú þegar að selja skammtatölvu, en þær eru sagðar vera 2 talsins. qubits. Hins vegar D-Wav afrite(5) eru umdeilanleg. Þó að sumir vísindamenn hafi nýtt þær vel hafa þær samt ekki staðið sig betur en klassískar tölvur og eru aðeins gagnlegar fyrir ákveðna flokka hagræðingarvandamála.

5. D-Wave skammtatölvur

Fyrir nokkrum mánuðum sýndi Google Quantum AI Lab nýjan 72-qubit skammtavinnslu sem kallast burstakeilur (6). Það gæti fljótlega náð „skammtayfirráðum“ með því að fara fram úr klassískri ofurtölvu, að minnsta kosti þegar kemur að því að leysa sum vandamál. Þegar skammtaörgjörvi sýnir nægilega lágan villuhlutfall í rekstri getur hann verið skilvirkari en klassísk ofurtölva með vel skilgreint upplýsingatækniverkefni.

6. Bristlecone 72 qubit skammta örgjörvi

Næstur í röðinni var Google örgjörvinn, því í janúar, til dæmis, tilkynnti Intel um sitt eigið 49 qubit skammtakerfi og fyrr kynnti IBM 50 qubit útgáfu. Intel flís, Langt, það er nýstárlegt á annan hátt líka. Það er fyrsta „taugasköpuðu“ samþætta hringrásin sem er hönnuð til að líkja eftir því hvernig mannsheilinn lærir og skilur. Það er „fullvirkt“ og verður aðgengilegt rannsóknaraðilum síðar á þessu ári.

Hins vegar er þetta aðeins byrjunin því til þess að geta tekist á við sílikonskrímsli þarftu z milljónir qubits. Hópur vísindamanna við hollenska tækniháskólann í Delft vonast til að leiðin til að ná slíkum mælikvarða sé að nota kísil í skammtatölvum, því meðlimir þeirra hafa fundið lausn á því hvernig á að nota kísil til að búa til forritanlega skammtavinnslu.

Í rannsókn sinni, sem birt var í tímaritinu Nature, stjórnaði hollenska teymið snúningi einnar rafeindar með því að nota örbylgjuorku. Í sílikoni myndi rafeindin snúast upp og niður á sama tíma og halda henni í raun á sínum stað. Þegar því var náð tengdi teymið tvær rafeindir saman og forritaði þær til að keyra skammta reiknirit.

Það var hægt að búa til á grundvelli sílikons tveggja bita skammta örgjörva.

Dr Tom Watson, einn af höfundum rannsóknarinnar, útskýrði fyrir BBC. Ef Watson og teymi hans ná að bræða saman enn fleiri rafeindir gæti það leitt til uppreisnar. qubit örgjörvarþetta mun færa okkur einu skrefi nær skammtatölvum framtíðarinnar.

- Sá sem smíðar fullvirka skammtatölvu mun stjórna heiminum Manas Mukherjee frá National University of Singapore og aðalrannsakandi við National Center for Quantum Technology sagði nýlega í viðtali. Kapphlaupið milli stærstu tæknifyrirtækja og rannsóknarstofnana beinist nú að svokölluðu skammtafræði yfirburði, punkturinn þar sem skammtatölva getur framkvæmt útreikninga umfram allt sem fullkomnustu nútímatölvur geta boðið upp á.

Ofangreind dæmi um afrek Google, IBM og Intel benda til þess að fyrirtæki frá Bandaríkjunum (og þar með ríkinu) séu allsráðandi á þessu sviði. Hins vegar, Kínverska Alibaba Cloud setti nýlega af stað 11-qubit skýjatölvuvettvang sem gerir vísindamönnum kleift að prófa nýja skammtareiknirit. Þetta þýðir að Kína á sviði skammtatölvublokka hylur ekki perurnar með ösku.

Hins vegar eru tilraunir til að búa til skammtaofurtölvur ekki aðeins áhugasamar um nýja möguleika heldur valda einnig deilum.

Fyrir nokkrum mánuðum, á alþjóðlegri ráðstefnu um skammtatækni í Moskvu, sagði Alexander Lvovsky (7) frá Russian Quantum Center, sem einnig er prófessor í eðlisfræði við háskólann í Calgary í Kanada, að skammtatölvur eyðileggingartækián þess að búa til.

7. Prófessor Alexander Lvovsky

Hvað átti hann við? Fyrst af öllu, stafrænt öryggi. Sem stendur eru allar viðkvæmar stafrænar upplýsingar sem sendar eru um internetið dulkóðaðar til að vernda friðhelgi hagsmunaaðila. Við höfum þegar séð tilvik þar sem tölvuþrjótar gætu stöðvað þessi gögn með því að brjóta dulkóðunina.

Samkvæmt Lvov mun útlit skammtatölvu aðeins auðvelda netglæpamönnum. Ekkert dulkóðunartæki sem þekkt er í dag getur verndað sig fyrir vinnslukrafti raunverulegrar skammtatölvu.

Sjúkraskýrslur, fjárhagslegar upplýsingar og jafnvel leyndarmál ríkisstjórna og hernaðarstofnana væru tiltækar á pönnu, sem myndi þýða, eins og Lvovsky bendir á, að ný tækni gæti ógnað allri heimsskipaninni. Aðrir sérfræðingar telja að ótti Rússa sé ástæðulaus, þar sem sköpun raunverulegrar skammtaofurtölvu mun einnig leyfa hefja skammtadulritun, telst óslítandi.

Önnur nálgun

Auk hefðbundinnar tölvutækni og þróunar skammtakerfis vinna ýmsar miðstöðvar að öðrum aðferðum til að byggja ofurtölvur framtíðarinnar.

Bandaríska stofnunin DARPA fjármagnar sex miðstöðvar fyrir aðrar tölvuhönnunarlausnir. Arkitektúrinn sem notaður er í nútíma vélum er venjulega kallaður arkitektúr von NeumannÓ, hann er þegar orðinn sjötíu ára gamall. Stuðningur varnarmálastofnunarinnar við háskólarannsakendur miðar að því að þróa snjallari nálgun til að meðhöndla mikið magn gagna en nokkru sinni fyrr.

Buffun og samhliða tölvuvinnslu Hér eru nokkur dæmi um nýjar aðferðir sem þessi lið vinna að. Annað ADA (), sem einfaldar þróun forrita með því að breyta örgjörva og minnishlutum með einingum í eina samsetningu, frekar en að takast á við vandamál varðandi tengingu þeirra á móðurborðinu.

Á síðasta ári sýndi hópur vísindamanna frá Bretlandi og Rússlandi með góðum árangri að þessi tegund "Galdur Dust"sem þau eru samsett úr ljós og efni - að lokum betri í "frammistöðu" en jafnvel öflugustu ofurtölvur.

Vísindamenn frá bresku háskólunum í Cambridge, Southampton og Cardiff og rússnesku Skolkovo stofnuninni notuðu skammtaeindir þekktar sem af polaritonsem hægt er að skilgreina sem eitthvað á milli ljóss og efnis. Þetta er alveg ný nálgun á tölvuvinnslu. Að sögn vísindamanna getur hún verið grundvöllur nýrrar tegundar tölvu sem getur leyst óleysanlegar spurningar sem nú eru óleysanlegar - á ýmsum sviðum, svo sem líffræði, fjármálum og geimferðum. Niðurstöður rannsóknarinnar eru birtar í tímaritinu Nature Materials.

Mundu að ofurtölvur nútímans ráða aðeins við lítið brot af vandamálunum. Jafnvel ímynduð skammtatölva, ef hún verður loksins smíðuð, mun í besta falli veita fjórðungshraða til að leysa flóknustu vandamálin. Á sama tíma verða pólitónarnir sem búa til "ævintýrryk" til með því að virkja lög af gallíum, arsenik, indíum og áli atómum með leysigeislum.

Rafeindirnar í þessum lögum gleypa og gefa frá sér ljós af ákveðnum lit. Pólitónur eru tíu þúsund sinnum léttari en rafeindir og geta náð nægum þéttleika til að mynda nýtt ástand efnis sem kallast Bose-Einstein þéttivatn (átta). Skammtafasar skauta í henni eru samstilltir og mynda einn stórsæjan skammtahlut, sem hægt er að greina með ljósljómunarmælingum.

8. Söguþráður sem sýnir Bose-Einstein þéttivatn

Það kemur í ljós að í þessu tiltekna ástandi getur polariton þéttivatn leyst hagræðingarvandann sem við nefndum þegar lýst var skammtatölvum á mun skilvirkari hátt en qubit-undirstaða örgjörva. Höfundar bresk-rússneskra rannsókna hafa sýnt fram á að þegar skautar þéttast er skammtafasa þeirra raðað í uppsetningu sem samsvarar algjöru lágmarki flókins falls.

„Við erum í upphafi að kanna möguleika pólartonslóða til að leysa flókin vandamál,“ skrifar Nature Materials meðhöfundur Prof. Pavlos Lagoudakis, yfirmaður Hybrid Photonics Laboratory við háskólann í Southampton. „Við erum núna að stækka tækið okkar í hundruð hnúta á meðan við prófum undirliggjandi vinnslugetu.

Í þessum tilraunum úr heimi fíngerðra skammtafasa ljóss og efnis virðast jafnvel skammtavinnslur vera eitthvað klaufalegt og fasttengdir raunveruleikanum. Eins og þú sérð eru vísindamenn ekki aðeins að vinna í ofurtölvum morgundagsins og vélum morgundagsins, heldur eru þeir þegar að skipuleggja hvað gerist á morgun.

Á þessum tímapunkti verður töluverð áskorun að ná exascale, þá muntu hugsa um næstu áfanga á floppskalanum (9). Eins og þú gætir hafa giskað á er ekki nóg að bæta örgjörvum og minni við það. Ef trúa má vísindamönnum mun það að ná svo öflugum tölvuafli gera okkur kleift að leysa stórvandamál sem við vitum, eins og að ráða krabbamein eða greina stjarnfræðileg gögn.

9. Framtíð ofurtölvu

Passaðu spurninguna við svarið

Hvað er næst?

Jæja, þegar um skammtatölvur er að ræða vakna spurningar um hvað eigi að nota þær í. Samkvæmt gamla orðatiltækinu leysa tölvur vandamál sem væru ekki til án þeirra. Svo við ættum líklega að smíða þessar framúrstefnulegu ofurvélar fyrst. Þá koma vandamálin af sjálfu sér.

Á hvaða sviðum geta skammtatölvur verið gagnlegar?

Gervigreind. AI () vinnur eftir reglunni um að læra í gegnum reynslu, sem verður nákvæmari og nákvæmari eftir því sem viðbrögð berast og þar til tölvuforritið verður "snjallt". Endurgjöfin byggir á útreikningum á líkum á fjölda mögulegra valkosta. Við vitum nú þegar að Lockheed Martin ætlar til dæmis að nota D-Wave skammtatölvuna sína til að prófa sjálfstýringarhugbúnað sem er nú of flókinn fyrir klassískar tölvur og Google notar skammtatölvu til að þróa hugbúnað sem getur greint bíla frá kennileitum. .

Sameindalíkön. Þökk sé skammtatölvum verður hægt að líkja nákvæmlega sameindavíxlverkun og leita að ákjósanlegum uppsetningum fyrir efnahvörf. Skammtaefnafræði er svo flókin að nútíma stafrænar tölvur geta aðeins greint einföldustu sameindir. Efnahvörf eru skammtafræðilegs eðlis vegna þess að þau skapa mjög flækt skammtaástand sem skarast hvert annað, þannig að fullþróaðar skammtatölvur geta auðveldlega metið jafnvel flóknustu ferla. Google hefur þegar þróun á þessu sviði - þeir hafa mótað vetnissameindina. Niðurstaðan verður skilvirkari vörur, allt frá sólarrafhlöðum til lyfja.

Dulritun. Öryggiskerfi í dag eru háð skilvirkri frumframleiðslu. Þetta er hægt að ná með stafrænum tölvum með því að skoða alla mögulega þætti, en sá tími sem þarf til þess gerir það kostnaðarsamt og óframkvæmanlegt að „brjóta kóðann“. Á meðan geta skammtatölvur gert þetta veldishraða, á skilvirkari hátt en stafrænar vélar, sem þýðir að öryggisaðferðir nútímans verða brátt úreltar. Það eru líka efnilegar skammtadulkóðunaraðferðir sem verið er að þróa til að nýta sér einátta skammtaflækju. Nú þegar hefur verið sýnt fram á netkerfi um borgina í nokkrum löndum og kínverskir vísindamenn tilkynntu nýlega að þeim tækist að senda flækju ljóseindir frá „skammtagervihnött“ á braut til þriggja aðskildra grunnstöðva aftur til jarðar.

Fjárhagslíkön. Nútímamarkaðir eru meðal flóknustu kerfa sem til eru. Þó að vísinda- og stærðfræðibúnaður til að lýsa og stjórna þeim hafi verið þróaður, er árangur slíkrar starfsemi enn að mestu ófullnægjandi vegna grundvallarmunarins á vísindagreinum: það er ekkert stýrt umhverfi þar sem hægt er að framkvæma tilraunir. Til að leysa þetta vandamál hafa fjárfestar og sérfræðingar snúið sér að skammtafræði. Einn bráður ávinningur er að tilviljun sem felst í skammtatölvum er í samræmi við stochastic eðli fjármálamarkaða. Fjárfestar vilja oft meta dreifingu niðurstaðna í mjög miklum fjölda sviðsmynda sem myndast af handahófi.

Veðurspá. Rodney F. Weiher, aðalhagfræðingur NOAA, heldur því fram að tæplega 30% af landsframleiðslu Bandaríkjanna (6 billjónir Bandaríkjadala) séu beint eða óbeint háð veðri. til matvælaframleiðslu, flutninga og smásölu. Þannig væri hæfileikinn til að spá betur fyrir um auruna mjög gagnlegur á mörgum sviðum, svo ekki sé minnst á lengri tíma sem gefinn er í náttúruhamfaravernd. Veðurstofa Bretlands, Veðurstofan, hefur þegar byrjað að fjárfesta í slíkum nýjungum til að mæta afl- og sveigjanleikaþörfinni sem hún mun þurfa að takast á við frá og með 2020, og hefur gefið út skýrslu um eigin tölvuþarfir í stórum stíl.

Agnaeðlisfræði. Eðlisfræðilíkön fyrir fasta ögn eru oft ákaflega flóknar, flóknar lausnir sem krefjast mikils reiknitíma fyrir tölulegar eftirlíkingar. Þetta gerir þá tilvalið fyrir skammtatölvun og vísindamenn hafa þegar nýtt sér þetta. Vísindamenn við háskólann í Innsbruck og Institute for Quantum Optics and Quantum Information (IQOQI) notuðu nýlega forritanlegt skammtakerfi til að framkvæma þessa uppgerð. Samkvæmt riti í Nature notaði hópurinn einfalda útgáfu af skammtatölvu þar sem jónir gerðu rökréttar aðgerðir, grunnskref hvers konar tölvuútreikninga. Uppgerðin sýndi fullkomið samræmi við raunverulegar tilraunir eðlisfræðinnar sem lýst er. segir fræðilegur eðlisfræðingur Peter Zoller. -