Obzor bývalého - a ďalej ...

Na jednej strane by nám mali pomôcť poraziť rakovinu, presne predpovedať počasie a zvládnuť jadrovú fúziu. Na druhej strane existujú obavy, že spôsobia globálnu skazu alebo zotročia ľudstvo. Momentálne však výpočtové monštrá stále nedokážu robiť veľké dobro a univerzálne zlo zároveň.

V 60. rokoch mali výkon najefektívnejšie počítače megaflopy (milióny operácií s pohyblivou rádovou čiarkou za sekundu). Prvý počítač s výpočtovým výkonom nad 1 GFLOPS (gigaflops) bol Cray 2, produkoval Cray Research v roku 1985. Prvý model s výkonom spracovania nad 1 TFLOPS (teraflops) bol ASCI červená, vytvorený spoločnosťou Intel v roku 1997. Dosiahnutý výkon 1 PFLOPS (petaflop). Roadrunner, vydaný spoločnosťou IBM v roku 2008.

Aktuálny rekord výpočtového výkonu patrí čínskemu Sunway TaihuLight a je 9 PFLOPS.

Aj keď, ako vidíte, najvýkonnejšie stroje ešte nedosahujú stovky petaflopov, stále viac a viac exascale systémyv ktorom treba brať do úvahy moc exaflopsach (EFLOPS), t.j. o viac ako 1018 operácií za sekundu. Takéto štruktúry sú však zatiaľ len v štádiu projektov rôzneho stupňa prepracovanosti.

ZNÍŽENIA (, operácie s pohyblivou rádovou čiarkou za sekundu) je jednotka výpočtového výkonu používaná predovšetkým vo vedeckých aplikáciách. Je všestrannejší ako doteraz používaný blok MIPS, čo znamená počet inštrukcií procesora za sekundu. Flop nie je SI, ale možno ho interpretovať ako jednotku 1/s.

Na rakovinu potrebujete exascale

Exaflop alebo tisíc petaflopov je viac ako všetkých XNUMX najlepších superpočítačov dokopy. Vedci dúfajú, že nová generácia strojov s takýmto výkonom prinesie prelomy v rôznych oblastiach.

Pomôcť by mal konečne napríklad aj výkon spracovania Exascale v kombinácii s rýchlo sa rozvíjajúcimi technológiami strojového učenia prelomiť rakovinový kód. Množstvo údajov, ktoré musia mať lekári na to, aby diagnostikovali a liečili rakovinu, je také obrovské, že bežné počítače si s touto úlohou len ťažko poradia. V typickej štúdii biopsie jedného nádoru sa vykoná viac ako 8 miliónov meraní, počas ktorých lekári analyzujú správanie nádoru, jeho odpoveď na farmakologickú liečbu a vplyv na telo pacienta. Toto je skutočný oceán údajov.

povedal Rick Stevens z Argonne Laboratory amerického ministerstva energetiky (DOE). -

Vedci pracujú na spojení lekárskeho výskumu s výpočtovým výkonom Systém neurónovej siete CANDLE (). To vám umožní predvídať a vypracovať plán liečby prispôsobený individuálnym potrebám každého pacienta. To pomôže vedcom pochopiť molekulárny základ kľúčových proteínových interakcií, vyvinúť prediktívne modely odpovede na lieky a navrhnúť optimálne liečebné stratégie. Argonne verí, že systémy exascale budú schopné spustiť aplikáciu CANDLE 50 až 100-krát rýchlejšie ako najvýkonnejšie superstroje, ktoré sú dnes známe.

Preto sa tešíme na objavenie sa exascale superpočítačov. Prvé verzie sa však nemusia nevyhnutne objaviť v USA. Samozrejme, USA sú v pretekoch o ich vytvorenie a miestna vláda v projekte známom ako zornička spolupracuje s AMD, IBM, Intel a Nvidia a snaží sa predbehnúť zahraničnú konkurenciu. Neočakáva sa však, že sa tak stane skôr ako v roku 2021. Medzitým, v januári 2017, čínski experti oznámili vytvorenie exascale prototypu. Plne funkčný model tohto druhu výpočtovej jednotky je − Tianhe-3 - je však nepravdepodobné, že bude pripravený v najbližších rokoch.

Číňania sa držia pevne

Faktom je, že od roku 2013 je čínsky vývoj na čele rebríčka najvýkonnejších počítačov na svete. Roky dominoval Tianhe-2a teraz dlaň patrí spomínaným Sunway TaihuLight. Predpokladá sa, že tieto dva najvýkonnejšie stroje v Ríši stredu sú oveľa výkonnejšie ako všetkých dvadsaťjeden superpočítačov na ministerstve energetiky USA.

Americkí vedci, samozrejme, chcú opäť získať vedúcu pozíciu, ktorú mali pred piatimi rokmi, a pracujú na systéme, ktorý im to umožní. Stavia sa v národnom laboratóriu Oak Ridge v Tennessee. Summit (2), superpočítač naplánovaný na uvedenie do prevádzky koncom tohto roka. Prevyšuje silu Sunway TaihuLight. Poslúži na testovanie a vývoj nových materiálov, ktoré sú pevnejšie a ľahšie, na simuláciu vnútra Zeme pomocou akustických vĺn a na podporu astrofyzických projektov skúmajúcich pôvod vesmíru.

2. Územný plán superpočítača Summit

V spomínanom Argonne National Laboratory plánujú vedci čoskoro postaviť ešte rýchlejšie zariadenie. Známy ako A21Očakáva sa, že výkon dosiahne 200 petaflopov.

Pretekov superpočítačov sa zúčastňuje aj Japonsko. Hoci ju nedávno trochu zatienila rivalita medzi USA a Čínou, je to práve táto krajina, ktorá plánuje spustiť Systém ABKI (), ktorý ponúka výkon 130 petaflopov. Japonci dúfajú, že takýto superpočítač bude možné použiť na vývoj AI (umelá inteligencia) alebo hlboké učenie.

Medzitým sa Európsky parlament práve rozhodol postaviť superpočítač v hodnote miliardy eur. Toto výpočtové monštrum začne svoju prácu pre výskumné centrá nášho kontinentu na prelome rokov 2022 a 2023. Stroj bude zabudovaný projekt EuroGPCa jeho výstavbu budú financovať členské štáty – na tomto projekte sa teda zúčastní aj Poľsko. Jeho predpokladaná sila sa bežne označuje ako „pre-exascale“.

Čína má zatiaľ podľa rebríčka z roku 2017 z päťsto najrýchlejších superpočítačov na svete 202 takýchto strojov (40 %), kým Amerika ovláda 144 (29 %).

Čína tiež využíva 35 % svetovej výpočtovej sily v porovnaní s 30 % v USA. Ďalšími krajinami s najväčším počtom superpočítačov na zozname sú Japonsko (35 systémov), Nemecko (20), Francúzsko (18) a Spojené kráľovstvo (15). Stojí za zmienku, že bez ohľadu na krajinu pôvodu všetkých päťsto najvýkonnejších superpočítačov používa rôzne verzie Linuxu ...

Navrhujú sami seba

Superpočítače sú už teraz cenným nástrojom na podporu vedeckého a technologického priemyslu. Umožňujú výskumníkom a inžinierom dosahovať stabilný pokrok (a niekedy dokonca obrovské skoky vpred) v oblastiach, ako je biológia, predpoveď počasia a klímy, astrofyzika a jadrové zbrane.

Zvyšok závisí od ich sily. V priebehu nasledujúcich desaťročí môže používanie superpočítačov výrazne zmeniť ekonomickú, vojenskú a geopolitickú situáciu tých krajín, ktoré majú prístup k tomuto typu špičkovej infraštruktúry.

Pokrok v tejto oblasti je taký rýchly, že návrh nových generácií mikroprocesorov sa už stal príliš náročným aj pre početné ľudské zdroje. Z tohto dôvodu pokročilý počítačový softvér a superpočítače stále viac zohrávajú vedúcu úlohu vo vývoji počítačov, vrátane tých s predponou „super“.

3. Japonský superpočítač

Farmaceutické spoločnosti budú môcť čoskoro naplno fungovať vďaka výpočtovým superschopnostom spracovanie obrovského množstva ľudských genómov, zvieratá a rastliny, ktoré pomôžu vytvoriť nové lieky a spôsoby liečby rôznych chorôb.

Ďalší dôvod (vlastne jeden z hlavných), prečo vlády toľko investujú do vývoja superpočítačov. Efektívnejšie vozidlá pomôžu budúcim vojenským vodcom vypracovať jasné bojové stratégie v akejkoľvek bojovej situácii, umožnia vývoj efektívnejších zbraňových systémov a podporia orgány činné v trestnom konaní a spravodajské služby pri identifikácii potenciálnych hrozieb vopred.

Nedostatok energie na simuláciu mozgu

Nové superpočítače by mali pomôcť rozlúštiť nám už dlhú dobu známy prirodzený superpočítač – ľudský mozog.

Medzinárodný tím vedcov nedávno vyvinul algoritmus, ktorý predstavuje nový dôležitý krok v modelovaní nervových spojení v mozgu. Nový ŽIADNY algoritmus, opísaný v dokumente s otvoreným prístupom publikovanom v Frontiers in Neuroinformatics, sa očakáva, že bude simulovať 100 miliárd vzájomne prepojených neurónov ľudského mozgu na superpočítačoch. Do práce boli zapojení vedci z nemeckého výskumného centra Jülich, Nórskej univerzity vied o živote, Univerzity v Aachene, japonského inštitútu RIKEN a KTH Royal Institute of Technology v Štokholme.

Od roku 2014 bežia na superpočítačoch RIKEN a JUQUEEN v Jülich Supercomputing Center v Nemecku rozsiahle simulácie neurónových sietí, ktoré simulujú spojenia približne 1 % neurónov v ľudskom mozgu. Prečo len toľko? Môžu superpočítače simulovať celý mozog?

Vysvetľuje Susanne Kunkel zo švédskej spoločnosti KTH.

Počas simulácie je potrebné poslať akčný potenciál neurónov (krátke elektrické impulzy) približne všetkým 100 XNUMX ľuďom. malé počítače nazývané uzly, z ktorých každý je vybavený množstvom procesorov, ktoré vykonávajú skutočné výpočty. Každý uzol kontroluje, ktoré z týchto impulzov súvisia s virtuálnymi neurónmi, ktoré existujú v tomto uzle.

4. Modelovanie mozgových spojení neurónov, t.j. sme len na začiatku cesty (1%)

Je zrejmé, že množstvo počítačovej pamäte, ktorú procesory vyžadujú pre tieto dodatočné bity na neurón, sa zvyšuje s veľkosťou neurónovej siete. Prekročiť hranicu 1% simulácie celého ľudského mozgu (4) by si vyžadovalo XNUMX-krát viac pamäte než to, čo je dnes dostupné vo všetkých superpočítačoch. O získaní simulácie celého mozgu by sa teda dalo hovoriť až v kontexte budúcich exascale superpočítačov. Tu by mal fungovať algoritmus NEST novej generácie.

TOP-5 superpočítačov sveta

1. Sanway TaihuLight – Superpočítač s výkonom 93 PFLOPS uvedený na trh v roku 2016 v čínskom Wuxi. Od júna 2016 je na čele rebríčka TOP500 superpočítačov s najvyšším výpočtovým výkonom na svete.

2. Tianhe-2 (Mliečna dráha-2) je superpočítač s výpočtovým výkonom 33,86 PFLOPS vyrobený spoločnosťou NUDT () v Číne. Od júna 2013

do júna 2016 bol najrýchlejším superpočítačom na svete.

3. Pease Dynt - dizajn vyvinutý Crayom, inštalovaný vo Švajčiarskom národnom superpočítačovom centre (). Nedávno bol upgradovaný – akcelerátory Nvidia Tesla K20X boli nahradené novými, Tesla P100, čo umožnilo v lete 2017 zvýšiť výpočtový výkon z 9,8 na 19,6 PFLOPS.

4. Gyokou je superpočítač vyvinutý spoločnosťami ExaScaler a PEZY Computing. Nachádza sa v Japonskej agentúre pre morskú vedu a technológiu (JAMSTEC) Jokohamského inštitútu geovied; na rovnakom poschodí ako simulátor Zeme. Výkon: 19,14 PFLOPs.

5. Titán je superpočítač s výkonom 17,59 PFLOPS vyrobený spoločnosťou Cray Inc. a spustený v októbri 2012 v Oak Ridge National Laboratory v Spojených štátoch. Od novembra 2012 do júna 2013 bol Titan najrýchlejším superpočítačom na svete. Momentálne je na piatom mieste, no stále je najrýchlejším superpočítačom v USA.

Súťažia aj o nadvládu v kvantách

IBM verí, že v najbližších piatich rokoch nezačnú vysielať superpočítače založené na tradičných kremíkových čipoch. Priemysel len začína chápať, ako možno kvantové počítače použiť, podľa výskumníkov spoločnosti. Očakáva sa, že inžinieri objavia prvé veľké aplikácie pre tieto stroje už za päť rokov.

Kvantové počítače využívajú výpočtovú jednotku tzv kubitem. Obyčajné polovodiče predstavujú informácie vo forme sekvencií 1 a 0, zatiaľ čo qubity vykazujú kvantové vlastnosti a môžu súčasne vykonávať výpočty ako 1 a 0. To znamená, že dva qubity môžu súčasne reprezentovať sekvencie 1-0, 1-1, 0-1 . 0-0. Výpočtový výkon rastie exponenciálne s každým qubitom, takže teoreticky by kvantový počítač s iba 50 qubitmi mohol mať väčší výpočtový výkon ako najvýkonnejšie superpočítače na svete.

D-Wave Systems už predáva kvantový počítač, ktorých sú údajne 2. qubity. Avšak D-Wav kópiee(5) sú diskutabilné. Hoci ich niektorí výskumníci dobre využili, stále neprekonali klasické počítače a sú užitočné len pre určité triedy optimalizačných problémov.

5. D-Wave kvantové počítače

Pred niekoľkými mesiacmi spoločnosť Google Quantum AI Lab ukázala nový 72-qubitový kvantový procesor tzv. štetinové kužele (6). Čoskoro môže dosiahnuť „kvantovú nadvládu“ tým, že prekoná klasický superpočítač, aspoň čo sa týka riešenia niektorých problémov. Keď kvantový procesor preukáže dostatočne nízku chybovosť v prevádzke, môže byť efektívnejší ako klasický superpočítač s dobre definovanou IT úlohou.

6. Bristlecone 72 qubitový kvantový procesor

Ďalším v poradí bol procesor Google, pretože v januári napríklad Intel oznámil vlastný 49-qubitový kvantový systém a dávnejšie IBM predstavilo 50-qubitovú verziu. Intel čip, Loihi, je inovatívny aj v iných smeroch. Ide o prvý „neuromorfný“ integrovaný obvod navrhnutý tak, aby napodobňoval spôsob, akým sa ľudský mozog učí a chápe. Je „plne funkčný“ a výskumným partnerom bude k dispozícii neskôr v tomto roku.

Toto je však len začiatok, pretože na to, aby ste si vedeli poradiť s kremíkovými monštrami, potrebujete z milióny qubitov. Skupina vedcov z Holandskej technickej univerzity v Delfte dúfa, že cestou k dosiahnutiu takéhoto rozsahu je použitie kremíka v kvantových počítačoch, pretože ich členovia našli riešenie, ako použiť kremík na vytvorenie programovateľného kvantového procesora.

Vo svojej štúdii publikovanej v časopise Nature holandský tím kontroloval rotáciu jedného elektrónu pomocou mikrovlnnej energie. V kremíku by sa elektrón otáčal nahor a nadol súčasne, čím by ho efektívne držal na mieste. Keď sa to podarilo, tím spojil dva elektróny a naprogramoval ich tak, aby spúšťali kvantové algoritmy.

Bolo možné vytvoriť na báze kremíka dvojbitový kvantový procesor.

Dr Tom Watson, jeden z autorov štúdie, vysvetlil pre BBC. Ak sa Watsonovi a jeho tímu podarí spojiť ešte viac elektrónov, mohlo by to viesť k rebélii. qubit procesoryto nás posunie o krok bližšie ku kvantovým počítačom budúcnosti.

- Kto postaví plne funkčný kvantový počítač, ovládne svet Manas Mukherjee z Národnej univerzity v Singapure a hlavný výskumník v Národnom centre pre kvantovú technológiu nedávno povedal v rozhovore. Preteky medzi najväčšími technologickými spoločnosťami a výskumnými laboratóriami sa v súčasnosti sústreďujú na tzv kvantová prevaha, bod, v ktorom kvantový počítač dokáže vykonávať výpočty nad rámec všetkého, čo môžu ponúknuť najmodernejšie počítače.

Vyššie uvedené príklady úspechov spoločností Google, IBM a Intel naznačujú, že v tejto oblasti dominujú spoločnosti zo Spojených štátov (a teda aj štátu). Čínska spoločnosť Alibaba Cloud však nedávno vydala platformu cloud computingu založenú na 11-qubitovom procesore, ktorá umožňuje vedcom testovať nové kvantové algoritmy. To znamená, že Čína v oblasti kvantových výpočtových blokov tiež nezasypáva hrušky popolom.

Snahy o vytvorenie kvantových superpočítačov sú však nielen nadšené z nových možností, ale vyvolávajú aj kontroverzie.

Pred niekoľkými mesiacmi, počas Medzinárodnej konferencie o kvantových technológiách v Moskve, Alexander Ľvovskij (7) z Ruského kvantového centra, ktorý je zároveň profesorom fyziky na univerzite v kanadskom Calgary, povedal, že kvantové počítače nástroj ničeniabez vytvárania.

7. Profesor Alexander Ľvovský

čo tým myslel? V prvom rade digitálna bezpečnosť. V súčasnosti sú všetky citlivé digitálne informácie prenášané cez internet šifrované, aby sa chránilo súkromie zainteresovaných strán. Už sme videli prípady, keď hackeri mohli zachytiť tieto údaje prelomením šifrovania.

Vzhľad kvantového počítača to podľa Ľvova kyberzločincom len uľahčí. Žiadny dnes známy šifrovací nástroj sa nedokáže ochrániť pred výpočtovou silou skutočného kvantového počítača.

Lekárske záznamy, finančné informácie a dokonca aj tajomstvá vlád a vojenských organizácií by boli k dispozícii na panvici, čo by znamenalo, ako poznamenáva Ľvovskij, že nová technológia by mohla ohroziť celý svetový poriadok. Iní experti sa domnievajú, že obavy Rusov sú neopodstatnené, keďže vytvorenie skutočného kvantového superpočítača tiež umožní spustiť kvantovú kryptografiu, sa považuje za nezničiteľné.

Iný prístup

Popri tradičných počítačových technológiách a vývoji kvantových systémov sa v rôznych centrách pracuje na ďalších metódach stavby superpočítačov budúcnosti.

Americká agentúra DARPA financuje šesť centier pre alternatívne riešenia počítačového dizajnu. Architektúra používaná v moderných strojoch sa konvenčne nazýva von Neumannovej architektúryAch, už má sedemdesiat rokov. Podpora obrannej organizácie pre univerzitných výskumníkov má za cieľ vyvinúť inteligentnejší prístup k manipulácii s veľkým množstvom údajov ako kedykoľvek predtým.

Ukladanie do vyrovnávacej pamäte a paralelné výpočty Tu je niekoľko príkladov nových metód, na ktorých tieto tímy pracujú. Ďalší ADA (), čo uľahčuje vývoj aplikácií prevedením CPU a pamäťových komponentov s modulmi do jednej zostavy, namiesto riešenia problémov s ich pripojením na základnej doske.

Minulý rok tím výskumníkov z Veľkej Británie a Ruska úspešne preukázal, že typ "Magický prach"z ktorých sa skladajú svetlo a hmota - v konečnom dôsledku lepší "výkon" dokonca aj tým najvýkonnejším superpočítačom.

Vedci z britských univerzít v Cambridge, Southamptone a Cardiffe a z ruského Skolkovského inštitútu použili kvantové častice známe ako polaritónyktoré možno definovať ako niečo medzi svetlom a hmotou. Ide o úplne nový prístup k počítačovej výpočtovej technike. Podľa vedcov môže tvoriť základ nového typu počítača schopného riešiť momentálne neriešiteľné otázky – v rôznych oblastiach, ako je biológia, financie či vesmírne lety. Výsledky štúdie sú publikované v časopise Nature Materials.

Pamätajte, že dnešné superpočítače dokážu zvládnuť len malý zlomok problémov. Dokonca aj hypotetický kvantový počítač, ak je konečne skonštruovaný, prinajlepšom poskytne kvadratické zrýchlenie riešenia najzložitejších problémov. Medzitým sa polaritóny, ktoré vytvárajú „rozprávkový prach“, vytvárajú aktiváciou vrstiev atómov gália, arzénu, india a hliníka laserovými lúčmi.

Elektróny v týchto vrstvách absorbujú a vyžarujú svetlo určitej farby. Polaritóny sú desaťtisíckrát ľahšie ako elektróny a môžu dosiahnuť dostatočnú hustotu, aby vznikol nový stav hmoty známy ako Boseho-Einsteinov kondenzát (osem). Kvantové fázy polaritónov v ňom sú synchronizované a tvoria jeden makroskopický kvantový objekt, ktorý je možné detegovať fotoluminiscenčnými meraniami.

8. Graf zobrazujúci Bose-Einsteinov kondenzát

Ukazuje sa, že v tomto konkrétnom stave môže polaritónový kondenzát vyriešiť optimalizačný problém, ktorý sme spomenuli pri popise kvantových počítačov, oveľa efektívnejšie ako procesory založené na qubitoch. Autori britsko-ruských štúdií ukázali, že pri kondenzácii polaritónov sú ich kvantové fázy usporiadané v konfigurácii zodpovedajúcej absolútnemu minimu komplexnej funkcie.

„Sme na začiatku skúmania potenciálu polaritónových grafov na riešenie zložitých problémov,“ píše spoluautor Nature Materials Prof. Pavlos Lagoudakis, vedúci laboratória hybridnej fotoniky na University of Southampton. "Momentálne škálujeme naše zariadenie na stovky uzlov a zároveň testujeme základný výpočtový výkon."

V týchto experimentoch zo sveta jemných kvantových fáz svetla a hmoty sa aj kvantové procesory zdajú byť niečím nemotorným a pevne spojeným s realitou. Ako vidíte, vedci nepracujú len na superpočítačoch zajtrajška a strojoch pozajtra, ale už plánujú, čo sa stane pozajtra.

V tomto bode bude dosiahnutie exascale celkom problém, potom budete premýšľať o ďalších míľnikoch na stupnici flopu (9). Ako ste možno uhádli, len pridanie procesorov a pamäte k tomu nestačí. Ak máme veriť vedcom, dosiahnutie takého výkonného výpočtového výkonu nám umožní vyriešiť nám známe megaproblémy, ako je dešifrovanie rakoviny alebo analýza astronomických údajov.

9. Budúcnosť superpočítačov

Spoj otázku s odpoveďou

Čo bude ďalej?

No a v prípade kvantových počítačov vyvstávajú otázky, na čo by mali slúžiť. Podľa starého príslovia počítače riešia problémy, ktoré by bez nich neexistovali. Takže by sme mali najskôr postaviť tieto futuristické superstroje. Potom sa problémy objavia samy od seba.

V akých oblastiach môžu byť kvantové počítače užitočné?

Umela inteligencia. AI () funguje na princípe učenia sa skúsenosťou, ktorá sa stáva čoraz presnejšou s prijímaním spätnej väzby a kým sa počítačový program nestane „inteligentným“. Spätná väzba je založená na výpočtoch pravdepodobnosti množstva možných možností. Už vieme, že Lockheed Martin napríklad plánuje použiť svoj kvantový počítač D-Wave na testovanie softvéru autopilota, ktorý je v súčasnosti príliš zložitý pre klasické počítače, a Google používa kvantový počítač na vývoj softvéru, ktorý dokáže rozlíšiť autá od orientačných bodov.

Molekulárne modelovanie. Vďaka kvantovým počítačom bude možné presne modelovať molekulárne interakcie, hľadať optimálne konfigurácie pre chemické reakcie. Kvantová chémia je taká zložitá, že moderné digitálne počítače dokážu analyzovať len tie najjednoduchšie molekuly. Chemické reakcie sú kvantovej povahy, pretože vytvárajú vysoko prepletené kvantové stavy, ktoré sa navzájom prekrývajú, takže plne vyvinuté kvantové počítače dokážu ľahko vyhodnotiť aj tie najzložitejšie procesy. Google už má v tejto oblasti pokroky – vymodeloval molekulu vodíka. Výsledkom budú efektívnejšie produkty, od solárnych panelov až po lieky.

Kryptografia. Bezpečnostné systémy dnes závisia od efektívnej primárnej generácie. To sa dá dosiahnuť pomocou digitálnych počítačov hľadaním každého možného faktora, ale kvôli veľkému množstvu času potrebného na to je „lámanie kódu“ nákladné a nepraktické. Medzitým to kvantové počítače dokážu robiť exponenciálne, efektívnejšie ako digitálne stroje, čo znamená, že dnešné bezpečnostné metódy čoskoro zastarajú. Existujú aj sľubné metódy kvantového šifrovania, ktoré sa vyvíjajú na využitie jednosmernej povahy kvantového zapletenia. Celomestské siete už boli demonštrované vo viacerých krajinách a čínski vedci nedávno oznámili, že úspešne posielajú zapletené fotóny z obiehajúceho „kvantového“ satelitu na tri samostatné základňové stanice späť na Zem.

Finančné modelovanie. Moderné trhy patria medzi najkomplexnejšie existujúce systémy. Hoci je vyvinutý vedecký a matematický aparát na ich popis a kontrolu, efektivita takýchto činností je stále do značnej miery nedostatočná vzhľadom na zásadný rozdiel medzi vednými odbormi: neexistuje kontrolované prostredie, v ktorom by sa experimenty dali robiť. Na vyriešenie tohto problému sa investori a analytici obrátili na kvantové výpočty. Jednou bezprostrednou výhodou je, že náhodnosť, ktorá je súčasťou kvantových počítačov, je v súlade so stochastickou povahou finančných trhov. Investori často chcú vyhodnotiť rozdelenie výsledkov vo veľmi veľkom počte náhodne generovaných scenárov.

Predpoveď počasia. Hlavný ekonóm NOAA Rodney F. Weiher tvrdí, že takmer 30 % amerického HDP (6 biliónov dolárov) priamo alebo nepriamo závisí od počasia. na výrobu potravín, dopravu a maloobchod. Schopnosť lepšie predpovedať auru by teda bola veľmi užitočná v mnohých oblastiach, nehovoriac o dlhšom čase určenom na ochranu pred prírodnými katastrofami. Britská národná meteorologická vetva, Met Office, už začala investovať do takýchto inovácií, aby splnila potreby výkonu a škálovateľnosti, s ktorými sa bude musieť vysporiadať od roku 2020, a zverejnila správu o svojich vlastných exascale výpočtových potrebách.

časticová fyzika. Fyzikálne modely pevných častíc sú často extrémne zložité, zložité riešenia, ktoré vyžadujú veľa výpočtového času na numerické simulácie. Vďaka tomu sú ideálne pre kvantové výpočty a vedci to už využili. Výskumníci z Univerzity v Innsbrucku a Inštitútu pre kvantovú optiku a kvantové informácie (IQOQI) nedávno použili na vykonanie tejto simulácie programovateľný kvantový systém. Podľa publikácie v Nature skupina použila jednoduchú verziu kvantového počítača, v ktorom ióny vykonávali logické operácie, základné kroky akéhokoľvek počítačového výpočtu. Simulácia ukázala úplnú zhodu so skutočnými experimentmi opísanej fyziky. hovorí teoretický fyzik Peter Zoller. -