跳到主要内容
研究

量子计算如何改变计算领域

raybet雷竞技ios下载博世研究博客|作者:Georgy Samsonidze, 2021-02-16

Georgy谈到了量子计算如何改变计算领域

量子计算是一项早期技术,有望在未来十多年在超级计算领域取得突破。如果这一预期得以实现,它将改变许多使用计算机模拟来补充实验和原型的技术领域。

模拟加速技术发展

根据排行列表在美国,世界上最快的超级计算机的计算能力在过去30年里以每五年十倍以上的速度增长。这使得工业和学术研究人员能够进行模拟,以解决越来越复杂的设计和优化问题,并最终开发出更好的产品和服务。尽管如此,许多经济、技术和科学上的相关问题(如计算化学、药物设计、生物过程、路线优化)仍然是现代甚至未来超级计算机无法解决的,假设计算能力将继续以目前的速度增长。因此,多年来已经开发了无数的近似方法,其特点是在精度和计算成本之间进行各种权衡。

应用领域

材料的发现

空气动力学的形状优化

电磁学

燃烧

天气预报

人工智能

指数缩放的力量

有一项技术可能会颠覆超级计算领域的当前趋势,那就是量子计算。对于特定类别的特定问题,量子计算在计算能力上比经典超级计算机提供了指数级的加速。指数级加速意味着,只要在量子计算机中增加一个量子比特(量子比特),它的计算能力就会翻倍,而在经典超级计算机中,要达到同样的效果,就必须将系统规模扩大一倍。量子技术仍处于发展的早期阶段。近年来,第一批商用设备已经开始出现,能够用几十个量子比特执行几百个操作。这种早期的硬件已经足以证明量子霸主地位通过解决经典超级计算机无法解决的特定问题。它标志着该领域的一个重要里程碑,尽管这个特殊的问题没有什么实际意义,而且后来被证明是可以解决的经典超级计算机使用一个替代的经典算法。

对咖啡因等相对基本的分子进行精确的量子力学描述,需要一台拥有10 ^ 4⁸比特的传统计算机,这一数字相当于地球上原子数量的10%,而量子计算机只需要大约160个量子比特。

离子链中量子比特的波函数

离子链中量子比特的波函数。
离子链中量子比特的波函数。
离子链中量子比特的波函数。
/

量子时代的黎明

当考虑到减少错误所必需的硬件冗余时,量子计算机将需要达到一百万-量子位水平在它们适合广泛的实际应用之前。可以达到这个阈值服之,假设在扩展现有系统的过程中不会出现不可预见的困难。不管具体的时间表如何,现在是时候确定相关用例和协调算法开发了。这可能需要数年的研究和实验,包括在早期量子硬件上测试缩小规模的模型来验证算法。

在这个过程中可能会出现某些与经济相关的问题,这些问题已经可以在当前几代量子计算机上有效解决。在博世raybet雷竞技ios下载,我们希望做好充分准备,在未来的百万量子比特系统上执行我们的工作流程,这样当(如果)新硬件可用时,我们就能够立即利用它。这将使我们能够在量子计算时代最终开始时,迅速将量子计算机驱动解决方案的价值融入到我们的产品和服务中。一旦它起飞,它将永久地改变我们对计算机模拟作用的看法,因为它将显著地扩大可以通过计算解决的工程和科学问题的范围。

硅量子点中量子比特的波函数

硅量子点中量子比特的波函数。
硅量子点中量子比特的波函数。
硅量子点中量子比特的波函数。
/

你对这个话题有什么看法?

请随时通过LinkedIn或ResearchGate分享,或直接与我联系。

作者:Georgy Samsonidze

Georgy利用量子力学模拟来预测材料在原子尺度上的特性。其性能是多种多样的(导电性,稳定性,反应性,灵敏度,选择性)和特定应用(热电,电池,燃料电池,传感器)。他对候选材料进行了计算筛选,以获得所需的性能,并建议有前途的候选材料进行实验合成和表征。

格奥尔基Samsonidze

分享到: