By Dan O'Shea gepostet am 20. Juli 2022
Pasqal, der Entwickler von Quantenprozessoren für neutrale Atome, kündigte eine Partnerschaft mit der deutschen BASF, dem weltweit größten Chemieunternehmen, an, um zu untersuchen, wie die proprietären Quantenalgorithmen von Pasqal in wetterbezogenen Projekten und anderen Anwendungen der numerischen Strömungsdynamik eingesetzt werden könnten.
Laut Pasqal hat BASF bereits in einer ersten zweijährigen Phase des Projekts damit begonnen, zu untersuchen, wie ihre Algorithmen letztendlich zur Vorhersage von Wettermustern eingesetzt werden könnten. Diese Arbeit kann auch in Pasqals Bemühungen zur Arbeit und Unterstützung des Klimas einfließen Modellieren.
Benno Broer, Chief Commercial Officer bei Pasqal, teilte IQT News per E-Mail mit: „Konkret zielt dieses Projekt darauf ab, Pasqals proprietäre Familie von Quantenalgorithmen zur Lösung von Differentialgleichungen zu parametrisieren (anzupassen, anwendungsspezifisch zu machen), zu implementieren (auszuführen) und zu testen (Benchmark): die sogenannte Differentiable Quantum Circuits (DQC)-Algorithmenfamilie (siehe z. B https://arxiv.org/abs/2011.10395) zum Problem der Vorhersage von Wettermustern. Ein Teil der Forschung wird sich auch auf a konzentrieren Neutralatome spezifischer analog-digitaler Weg der Implementierung der DQC-Algorithmenfamilie.
Laut Hyperion Research5 % der weltweiten Investitionen in Hochleistungsrechnen konzentrieren sich auf die Wettermodellierung, und zahlreiche nichtlineare Differentialgleichungen müssen auf physikbasierten Wettermodellen gelöst werden, da sie eine komplexe Reihe von Daten zu Wind, Wärmeübertragung und Sonneneinstrahlung umfassen können , relative Luftfeuchtigkeit, Geländetopologie und viele andere Parameter.
BASF nutzt die von den Wettermodellen generierten Parameter zur Simulation von Ernteerträgen und Wachstumsstadien sowie zur Vorhersage von Abdriften bei der Anwendung von Pflanzenschutzmitteln. Sie bilden auch die Grundlage des digitalen Landwirtschaftsproduktportfolios der BASF, einschließlich xarvio FIELD MANAGER, einer fortschrittlichen Plattform zur Pflanzenoptimierung.
„Die Quantenlösungen von Pasqal sind ideal, um die komplexen Rechensimulationen der BASF zu vereinfachen, sobald die Quantenhardware so weit ausgereift ist, dass wir diese Algorithmen tatsächlich nutzen können“, sagte Dr. John Manobianco, Senior Weather Modeler im Bereich Agricultural Solutions der BASF. „Die Nutzung von Pasqals Innovation für die Wettermodellierung bestätigt die Fähigkeit des Quantencomputings, über das hinauszugehen, was mit klassischem Hochleistungsrechnen erreicht werden kann. Eine solche transformative Technologie kann uns helfen, uns auf die Auswirkungen des Klimawandels vorzubereiten und Fortschritte in Richtung einer nachhaltigeren Zukunft voranzutreiben.“
Die Arbeit, die Pasqal und BASF diese Woche angekündigt haben, erscheint vor diesem Hintergrund besonders relevant Wärme aufnehmen Das reißt derzeit in ganz Europa. Auf die Frage, was Quantencomputer kurzfristig zum Kampf gegen den Klimawandel beitragen könnten, erklärte Broer: „Erstens ist es unwahrscheinlich, dass das wichtige Problem des Klimawandels ohne wesentliche Änderungen im menschlichen Verhalten gemildert wird.“ Wir bei Pasqal glauben jedoch, dass der technologische Fortschritt einen erheblichen positiven Beitrag leisten könnte, sodass die erforderliche Verhaltensänderung akzeptabel und beherrschbar bleibt. Der entscheidende Beitrag der Quantentechnologie zur Eindämmung des Klimawandels wird voraussichtlich von ihrer Fähigkeit ausgehen, die Leistung von Computersimulationen vom Typ „Digitaler Zwilling“ zu verbessern, die sich schnell zu einem Eckpfeiler moderner Forschung und Entwicklung entwickeln.“
Broer fuhr fort: „Präzise ‚digitale Zwillinge‘ sind eines der wirksamsten Werkzeuge, um die Forschung und Entwicklung nachhaltiger neuer Technologien zu beschleunigen.“ Pasqal geht davon aus, dass unsere proprietären Quantenmethoden zur Lösung von Differentialgleichungen (wie die in der BASF-Kollaboration verwendeten) vielversprechende Kandidaten sind, um bereits 2024 einen frühen Quantenvorteil zu zeigen, obwohl es schwer vorherzusagen ist, wann wir Quantenvorteile für die spezifische Anwendung von sehen werden Wetter- oder Klimamodellierung (dies ist Teil des Forschungsumfangs in der Zusammenarbeit mit BASF).“
Abgesehen von der Arbeit, die BASF leistet, ist Nvidia ein weiteres Unternehmen, das an der digitalen Zwillingstechnologie für die Klimamodellierung arbeitet und mit dem Bau eines KI-Supercomputers begonnen hat digitaler Zwilling der gesamten Erde namens Earth 2. Broer sagte, dass solche digitalen Zwillinge derzeit „durch High-Performance-Computational-Workflows (HPC) implementiert werden, die heute von klassischen Single-Thread-CPUs oder parallelem Computing mit GPUs ausgeführt werden.“ Für die HPC-Anwendungen der Zukunft werden wahrscheinlich vielfältigere Rechenressourcen benötigt, um alle Schritte effizient und effektiv abzuwickeln. Wir sehen eine langfristige Zukunft, in der jeder Schritt in einem HPC-Workflow von einer speziellen Art von Computerhardware ausgeführt wird, die am besten für die Lösung des spezifischen mathematischen Problems, das in diesem Schritt gelöst werden soll, geeignet ist. Und für bestimmte Schritte des zukünftigen HPC-Workflows wird Quantum bestens gerüstet sein. Quanten werden also Teil eines vielfältigen und hybriden HPC-Workflows der Zukunft werden.“
Dan O'Shea befasst sich seit über 25 Jahren mit Telekommunikation und verwandten Themen, darunter Halbleiter, Sensoren, Einzelhandelssysteme, digitale Zahlungen und Quantencomputer/-technologie.
