By דן אושיה פורסם ב-20 ביולי 2022
Pasqal, מפתחת המעבדים הקוונטיים של אטומים ניטרליים, הכריזה על שותפות עם BASF הגרמנית, חברת הכימיקלים הגדולה בעולם, כדי לחקור כיצד ניתן להשתמש באלגוריתמים הקוונטיים הקנייניים של Pasqal בפרויקטים הקשורים למזג האוויר ויישומים אחרים של דינמיקת נוזלים חישובית.
לדברי פסקל, BASF כבר החלה בשלב ראשוני של שנתיים של הפרויקט, כדי לבדוק כיצד ניתן להשתמש באלגוריתמים שלה בסופו של דבר כדי לחזות דפוסי מזג אוויר, עבודה שגם היא יכולה להיות מוחזרת למאמצים של פסקל לעבוד על ולתמוך באקלים דוּגמָנוּת.
בנו ברואר, מנהל מסחרי ראשי ב-Pasqal אמר ל-IQT News בדוא"ל, "באופן קונקרטי מטרתו של הפרויקט הזה היא להגדיר פרמטרים (להתאים, להפוך את האפליקציה לספציפית), ליישם (להפעיל) ולבדוק (בנצ'מרק) את משפחת האלגוריתמים הקוונטיים הקניינית של Pasqal לפתרון משוואות דיפרנציאליות: מה שנקרא Differentiable Quantum Circuits (DQC) משפחת אלגוריתמים (ראה, למשל https://arxiv.org/abs/2011.10395) לבעיית חיזוי דפוסי מזג האוויר. חלק מהמחקר יתמקד גם בא באופן אנלוגי-דיגיטלי ספציפי לאטומים ניטרליים של יישום משפחת האלגוריתמים DQC.
לפי Hyperion Research, 5% מההשקעות העולמיות בביצועים גבוהים במחשוב מתמקדות במודלים של מזג אוויר, ויש לפתור משוואות דיפרנציאליות לא ליניאריות רבות במודלים של מזג אוויר מבוססי פיזיקה, מכיוון שהן יכולות לכלול מערך מורכב של נתונים על רוחות, העברת חום, קרינת שמש. , לחות יחסית, טופולוגיית שטח ופרמטרים רבים נוספים.
BASF משתמשת בפרמטרים שנוצרו על ידי מודלים של מזג האוויר כדי לדמות את תפוקת היבול ושלבי הצמיחה וכן כדי לחזות סחיפה בעת יישום מוצרים להגנת הצומח. הם גם מהווים את הבסיס לסל מוצרי החקלאות הדיגיטלית של BASF כולל xarvio FIELD MANAGER, פלטפורמה מתקדמת לאופטימיזציה של יבול.
"הפתרונות הקוונטיים של פסקל הם אידיאליים לפישוט הדמיות חישוביות מורכבות של BASF ברגע שהחומרה הקוונטית מבשילה לנקודה שבה נוכל למעשה למנף את האלגוריתמים הללו", אמר ד"ר ג'ון מנוביאנקו, מודל מזג אוויר בכיר בחטיבת הפתרונות החקלאיים של BASF. "מינוף החדשנות של Pasqal למידול מזג האוויר מאמת את יכולתו של המחשוב הקוונטי לחרוג ממה שניתן להשיג עם מחשוב קלאסי בעל ביצועים גבוהים. טכנולוגיה טרנספורמטיבית כזו יכולה לעזור לנו להתכונן להשפעות של שינויי האקלים ולהניע התקדמות לעבר עתיד בר-קיימא יותר".
העבודה שעליה הכריזו פסקל ו-BASF השבוע נראית רלוונטית במיוחד לאור שיא חום שכרגע הקריעה היא ברחבי אירופה. כשנשאל מה מחשוב קוונטי יכול להביא למאבק בשינויי האקלים בטווח הקצר, הסביר ברואר, "ראשית, לא סביר שהבעיה החשובה של שינויי האקלים תופחת ללא שינויים משמעותיים בהתנהגות האנושית. עם זאת, בפסקאל אנו מאמינים כי הקידמה הטכנולוגית יכולה לתרום תרומה חיובית משמעותית, כך שהשינוי ההתנהגותי הנדרש יישאר מקובל וניתן לניהול. התרומה המרכזית של הקוונטים להפחתת שינויי האקלים צפויה מהיכולת שלו לשפר את הביצועים של הדמיות מחשב מסוג 'תאומים דיגיטליים' שהופכות במהירות לאבן יסוד במו"פ מודרני."
ברואר המשיך, "'תאומים דיגיטליים' מדויקים הם אחד הכלים המאפשרים היעילים ביותר להאיץ מו"פ לטכנולוגיות חדשות בנות קיימא. פסקאל מצפה שהשיטות הקוונטיות הקנייניות שלנו לפתרון משוואות דיפרנציאליות (כמו אלה המופעלות בשיתוף הפעולה של BASF) הן מועמדות מבטיחות להצגת יתרון קוונטי מוקדם כבר בשנת 2024, אם כי קשה לחזות מתי נראה יתרון קוונטי ליישום הספציפי של מודלים של מזג אוויר או אקלים (זה חלק מהיקף המחקר בשיתוף פעולה עם BASF).
מלבד העבודה ש-BASF עושה, חברה נוספת שעובדת על טכנולוגיית התאומים הדיגיטליים למידול אקלים היא Nvidia, שהחלה לבנות מחשב-על בינה מלאכותית ליצירת תאום דיגיטלי של כדור הארץ כולו בשם Earth 2. ברואר אמר כי תאומים דיגיטליים כאלה "מיושמים כיום באמצעות זרימות עבודה חישוביות בעלות ביצועים גבוהים (HPC), אשר, כיום, מבוצעות על ידי מעבדים קלאסיים עם חוט יחיד או מחשוב מקביל המשתמשים במעבדי GPU. עבור יישומי HPC של העתיד, סביר להניח שיהיה צורך במשאבי חישוב מגוונים יותר כדי לטפל בכל השלבים בצורה יעילה ואפקטיבית. אנו צופים עתיד לטווח ארוך שבו כל שלב בזרימת עבודה של HPC מבוצע על ידי סוג מיוחד של חומרת מחשוב, המצוידת ביותר לפתור את הבעיה המתמטית הספציפית שיש לפתור בשלב זה. ולשלבים מסוימים של זרימת העבודה העתידית של HPC, קוואנטום יהיה מצויד בצורה הטובה ביותר. אז, הקוונטים יהפוך לחלק מזרימת עבודה עתידית מגוונת והיברידית של HPC."
דן אושיה סיקר טלקומוניקציה ונושאים נלווים לרבות מוליכים למחצה, חיישנים, מערכות קמעונאיות, תשלומים דיגיטליים ומחשוב/טכנולוגיה קוונטי במשך למעלה מ-25 שנה.
