تعد الحوسبة الفائقة التي تتمحور حول الكم حقبة جديدة تمامًا ، وحتى الآن غير محققة ، من الحوسبة عالية الأداء.
قد يعمل نظام 100,000 كيلوبت كأساس لمعالجة بعض أكثر المشكلات إلحاحًا في العالم والتي قد لا تتمكن حتى أجهزة الكمبيوتر العملاقة الأكثر تقدمًا اليوم من حلها.
على سبيل المثال ، يمكن لمثل هذا النظام الكمي القوي أن يفتح مفاهيم جديدة تمامًا للتفاعلات الكيميائية وديناميكيات العمليات الجزيئية.
وهذا بدوره يمكن أن يمكّن الباحثين من المساعدة في دراسة تغير المناخ من خلال وضع نماذج أفضل لأساليب احتجاز الكربون ؛ اكتشاف المواد اللازمة لبناء بطاريات للسيارات الكهربائية وشبكات الطاقة بهدف أن تكون أكثر نظافة واستدامة ؛ واكتشاف أسمدة أكثر فعالية وكفاءة في استخدام الطاقة.
للدخول في هذا النموذج الجديد القوي ، يتم البدء في تعاون عالمي وتنشيط المواهب والموارد عبر الصناعات والمؤسسات البحثية. من خلال الشراكة مع جامعة شيكاغوأطلقت حملة جامعة طوكيو، والنظام البيئي العالمي الأوسع لشركة IBM ، ستعمل IBM على مدار العقد القادم لتطوير التقنيات الأساسية لهذا النظام ، بالإضافة إلى تصميم وبناء المكونات الضرورية على نطاق واسع.
عرض مرئي للحاسوب الفائق الكمي المتمركز في IBM Quantum والذي تبلغ سعته 100,000،2033 كيلوبت ، ومن المتوقع أن يتم نشره بحلول عام XNUMX. (Credit: IBM)
للمضي قدمًا ، تعتزم IBM توسيع هذه الشراكات لتشمل مختبر Argonne الوطني ومختبر Fermilab National Accelerator ، وكلاهما عضو في Chicago Quantum Exchange وموطن لمركزين كميين تابعين لوزارة الطاقة.
الأهم من ذلك ، أن المختبرين يقدمان القدرات والخبرة التي يمكن أن تسهل تقديم التقنيات المتوخاة في السباق لبناء حاسوب عملاق مرتكز على الكم.
"على مدى السنوات العديدة الماضية، كانت شركة IBM في طليعة الشركات التي قدمت تكنولوجيا الكم التكنلوجيا إلى العالم"، قال آرفيند كريشنا، رئيس مجلس الإدارة والرئيس التنفيذي لشركة IBM. "لقد حققنا تقدمًا كبيرًا على طول خارطة طريقنا ومهمتنا لإنشاء تقنية كم مفيدة على الصعيد العالمي ، لدرجة أنه يمكننا الآن ، مع شركائنا ، البدء حقًا في استكشاف وتطوير فئة جديدة من الحوسبة الفائقة ترتكز على الكم."
قال: "إن تحقيق اختراقات على نطاق واسع في تكنولوجيا الكم يتطلب تعاونًا عميق الجذور ومنتجًا في جميع أنحاء العالم وعبر مجموعة واسعة من الصناعة والأكاديميين والشركاء الحكوميين" بول أليفيساتوسرئيس جامعة شيكاغو. "تقع علوم وتكنولوجيا المعلومات الكمية على مفترق طرق حيث سيتحد الاكتشاف الأساسي والابتكار التقني لتحقيق اختراقات حقيقية. ال جامعة شيكاغو يسعدني المشاركة في هذا المسعى ".
"نتوقع أن تؤدي شراكتنا إلى اختراقات علمية ، وتسريع اعتماد الحوسبة الكمية للعصر القادم ، والمشاركة الفعالة في التحديات المجتمعية الحرجة للبشرية. كما نهدف إلى المساهمة في تحقيق مجتمع مستقبلي أفضل من خلال رعاية المواهب المتنوعة ". تيرو فوجي، رئيس جامعة طوكيو.
من المتوقع أن تتضمن خطط هذا الكمبيوتر العملاق المتمحور حول الكم ابتكارات على جميع مستويات مجموعة الحوسبة ، وتشمل التقارب بين مجالات الحوسبة الكمومية والتواصل الكمي ، فضلاً عن التكامل السلس لتدفقات العمل الكمومية والكلاسيكية عبر السحابة الهجينة. .
نظرًا لأن مثل هذا الكمبيوتر لم يتم صنعه من قبل ، ستكون الخطوة الأولى هي وضع مخطط. سيتعين على التصميم دمج أجهزة الكمبيوتر الكلاسيكية وأجهزة الكمبيوتر الكمومية - وهي مهمة صعبة حتى الآن - بالإضافة إلى فتح آفاق جديدة في الاتصالات الكمومية وتكنولوجيا الحوسبة.
سيشمل أساس هذا النظام المعالم التي حددتها شركة IBM بالفعل في خارطة طريق تطوير الكم. يتضمن ذلك القدرة على توسيع نطاق أعداد متزايدة من المعالجات الكمومية وربطها من خلال الوصلات البينية الكمية ، فضلاً عن التكنولوجيا لتخفيف الأخطاء لتسخير المعالجات الكمومية القوية والصاخبة بشكل كامل.
بحلول نهاية عام 2023 ، تعتزم شركة IBM طرح ثلاثة أركان أساسية لبنيتها الضرورية لأجهزة الكمبيوتر العملاقة المتمحورة حول الكم. أحدهما هو معالج "IBM Heron" الجديد الذي تبلغ قوته 133 كيلوبت. هذا المعالج هو إعادة تصميم كاملة لأجيال IBM السابقة من المعالجات الكمومية ، مع بوابة جديدة ثنائية الكيوبت للسماح بأداء أعلى. سيكون أيضًا متوافقًا مع الامتدادات المستقبلية لتمكين المعالجات المتصلة المعيارية من زيادة حجم الكمبيوتر.
والثاني هو إدخال نظام IBM Quantum System الثاني. تم تصميم النظام الرئيسي الجديد ليكون معياريًا ومرنًا لإدخال عناصر القياس في مكوناته الأساسية ، بما في ذلك إلكترونيات التحكم الكلاسيكية والبنية التحتية للأسلاك عالية الكثافة المبردة. من المقرر أن يكون هذا النظام عبر الإنترنت بحلول نهاية عام 2023.
والثالث هو إدخال البرمجيات الوسيطة للكم ، وهي مجموعة من الأدوات لتشغيل أحمال العمل على كل من المعالجات الكلاسيكية والكمية. يتضمن ذلك أدوات لتحليل أعباء العمل وتنفيذها بالتوازي وإعادة بناءها لتمكين الحلول الفعالة على نطاق واسع.
على مدار العقد القادم ، تخطط شركة IBM للعمل مع شركاء جامعيين ونظامها البيئي الكمي في جميع أنحاء العالم لتطوير كيفية توصيل معالجاتها الكمومية عبر الوصلات البينية الكمية. سيهدف هذا العمل إلى تمكين عمليات كمومية عالية الكفاءة وعالية الدقة بين المعالجات وبنية تحتية لمكونات النظام موثوقة ومرنة ومعقولة التكلفة للسماح بالتوسع إلى 100,000 كيوبت.
تعاون IBM مع جامعة شيكاغو سوف يبني على شيكاغو نقاط القوة في المنطقة في البحث الكمي. ال جامعة شيكاغو لقد بذرت النظام البيئي الكمي للمنطقة منذ أكثر من عقد من الزمان مع قرار جعل التكنولوجيا الكمومية محورًا لما يُعرف الآن بكلية بريتزكر للهندسة الجزيئية. شيكاغو أصبحت واحدة من المحاور العالمية الرائدة للبحث في تكنولوجيا الكم وموطن لواحدة من أكبر شبكات الكم في البلاد.
العلماء من جامعة شيكاغو- مقرها Chicago Quantum Exchange ، والذي يضم مختبر Argonne الوطني ومختبر Fermilab National Accelerator ، وأربع جامعات ، وأكثر من 40 من شركاء الصناعة ، والباحثين في المؤسسات الأكاديمية العالمية الأخرى في المنطقة ، وسيواصلون توسيع فهم واستخدام تكنولوجيا الكم.
بالاشتراك مع IBM ، قام الباحثون في جامعة طوكيو تم المضي قدمًا في موضوعات مثل التحليل التفصيلي للضوضاء العميقة داخل المعالجات الكمومية ، وتطوير الحوسبة الفعالة للذكاء الاصطناعي الكمي ، ومحاكاة كيمياء الكم مع الحسابات الهجينة الكم الكلاسيكية.
لمزيد من المعلومات حول المسار إلى كمبيوتر عملاق مركزه الكم 100,000 كيلوبت ، اقرأ مدونة IBM Research.
عرض المزيد : وحدات IGBT | شاشات الكريستال السائل | مكونات إلكترونية