تمت مناقشة التقدم الذي حققته شركة IBM في توسيع نطاق الحوسبة الكمومية المفيدة لتشمل HPC هنا.
تتوفر التفاصيل الفنية حول البنية المرجعية الأولى للحوسبة الفائقة المتمركزة على الكم هنا.
تُظهر البنية كيف يمكن للمعالجات الكمومية (QPUs) أن تعمل جنبًا إلى جنب مع وحدات معالجة الرسومات ووحدات المعالجة المركزية، عبر الأنظمة المحلية ومراكز الأبحاث والسحابة، من أجل مواجهة التحديات العلمية التي لا يمكن لأي نهج حاسوبي منفرد حلها بمفرده.
تم تصميم هذه البنية لتناسب أعباء العمل الحالية وتم تصميمها للتطور بمرور الوقت، وهي تجمع الأنظمة الكمومية والكلاسيكية معًا في بيئة حوسبة موحدة.
فهو يجمع بين الأجهزة الكمومية والبنية التحتية الكلاسيكية القوية، بما في ذلك مجموعات وحدة المعالجة المركزية ووحدة معالجة الرسومات، والشبكات عالية السرعة والتخزين المشترك، لدعم أعباء العمل المكثفة حسابيًا وأبحاث الخوارزميات.
علاوة على هذا الأساس، يتيح نهج IBM سير عمل منسق يشمل الحوسبة الكمومية والكلاسيكية.
يتيح التنسيق المتكامل وأطر البرامج المفتوحة، بما في ذلك Qiskit، للمطورين والعلماء الوصول إلى القدرات الكمومية من خلال أدوات وسير عمل مألوفة – مما يسهل تطبيق الحوسبة الكمومية على المشكلات في مجالات مثل الكيمياء وعلوم المواد والتحسين.
قال جاي جامبيتا، مدير أبحاث IBM وزميل IBM: «منذ أكثر من أربعة عقود، تصور ريتشارد فاينمان أجهزة كمبيوتر يمكنها محاكاة فيزياء الكم. “في IBM، أمضينا سنوات في تحويل هذه الرؤية إلى واقع. بدأت المعالجات الكمومية اليوم في معالجة أصعب الأجزاء من المشاكل العلمية – تلك التي تحكمها ميكانيكا الكم في الكيمياء. يكمن المستقبل في الحوسبة الفائقة التي تركز على الكم، حيث تعمل المعالجات الكمومية مع الحوسبة الكلاسيكية عالية الأداء لحل المشكلات التي كانت بعيدة المنال في السابق. تقوم شركة IBM ببناء التكنولوجيا والأنظمة التي تجعل مستقبل الحوسبة هذا واقعًا اليوم. “
يستخدم العلماء بالفعل بنية آي بي إم المتمحورة حول الكم لتقديم نتائج دقيقة للتجارب الحقيقية.
تمثل النتائج الحديثة بعضًا من أقوى الأدلة حتى الآن على أن أجهزة الكمبيوتر الكمومية جنبًا إلى جنب مع سير عمل الحوسبة الكلاسيكية يمكن استخدامها لتسريع الاكتشافات العلمية:
- قام باحثون من IBM، وجامعة مانشستر، وجامعة أكسفورد، وETH Zurich، وEPFL، وجامعة ريغنسبورغ، بإنشاء جزيء نصف موبيوس الأول من نوعه، والتحقق من بنيته الإلكترونية غير العادية باستخدام حاسوب عملاق متمركز حول الكم نُشر في عام 2018. علوم.
- قامت كليفلاند كلينك بمحاكاة بروتين صغير مكون من 303 ذرة من التربتوفان، وهو أحد أكبر النماذج الجزيئية التي تم تنفيذها على الإطلاق على حاسوب عملاق متمركز حول الكم.
- اكتشف فريق من IBM وRIKEN وجامعة شيكاغو الحالة الأقل طاقة للأنظمة الكمومية الهندسية، متفوقة في الأداء على أحدث الأساليب الكلاسيكية فقط.
- حقق علماء RIKEN وIBM واحدة من أكبر عمليات المحاكاة الكمومية لمجموعات كبريت الحديد، وهو جزيء أساسي في علم الأحياء والكيمياء، من خلال تبادل بيانات الحلقة المغلقة بين معالج IBM Quantum Heron الموجود في موقع مشترك وجميع العقد الحسابية الكلاسيكية البالغ عددها 152,064 عقدة حسابية كلاسيكية للكمبيوتر الفائق Fugaku من RIKEN.
- قامت Algorithmiq وTrinity College Dublin والمتعاونون مع IBM بنشر طرق في فيزياء الطبيعة لمحاكاة أنظمة الفوضى الكمومية للعديد من الأجسام بدقة، مثل مجموعات الذرات والإلكترونات، باستخدام موارد حسابية كلاسيكية لتخفيف الضوضاء.
تؤكد هذه النتائج قدرة أجهزة الكمبيوتر الكمومية من شركة IBM على تقديم قيمة للمشكلات العلمية.
ومع ظهور خوارزميات جديدة تركز على الكم، فإن النظام البيئي العالمي لشركة IBM من العملاء والشركاء سيعمل باستمرار على تطوير هذه البنية لدعم الموارد والشبكات وقدرات البرامج المتطورة.
على سبيل المثال، تعمل شركة IBM ومعهد Rensselaer Polytechnic على تحسين كيفية جدولة سير العمل وتنسيقه بسلاسة عبر موارد الحوسبة الكمومية وعالية الأداء.
سيؤدي نشر خوارزميات جديدة فوق هذه البنية الناضجة إلى دفع الموجة التالية من التطبيقات في الكيمياء وعلوم المواد والتحسين وما بعده، مما يجعلها قابلة للتوسع بشكل كبير.
