By Dan O'Shea opublikowano 20 lip 2022
Pasqal, twórca procesorów kwantowych opartych na neutralnych atomach, ogłosił partnerstwo z niemieckim BASF, największą na świecie firmą chemiczną, w celu zbadania, w jaki sposób zastrzeżone algorytmy kwantowe Pasqala mogłyby zostać wykorzystane w projektach związanych z pogodą i innych zastosowaniach obliczeniowej dynamiki płynów.
Według Pasqala, BASF rozpoczął już w początkowej dwuletniej fazie projektu, aby przyjrzeć się, w jaki sposób jego algorytmy mogłyby zostać ostatecznie wykorzystane do przewidywania wzorców pogodowych, prace, które również mogą zostać wykorzystane w wysiłkach Pasqala na rzecz pracy nad klimatem i wspierania go modelowanie.
Benno Broer, dyrektor handlowy w Pasqal, powiedział IQT News za pośrednictwem poczty elektronicznej: „Konkretnie ten projekt ma na celu sparametryzowanie (dostosowanie, dostosowanie do aplikacji), wdrożenie (uruchomienie) i przetestowanie (benchmark) zastrzeżonej rodziny algorytmów kwantowych Pasqal do rozwiązywania równań różniczkowych: tak zwana rodzina algorytmów Differentiable Quantum Circuits (DQC) (zob https://arxiv.org/abs/2011.10395) do problemu przewidywania wzorców pogodowych. Część badań skupi się również na specyficzny dla neutralnych atomów sposób analogowo-cyfrowy implementacji rodziny algorytmów DQC.
Według badań Hyperiona, 5% globalnych inwestycji w komputery o wysokiej wydajności koncentruje się na modelowaniu pogody, a wiele nieliniowych równań różniczkowych należy rozwiązać na podstawie modeli pogodowych opartych na fizyce, ponieważ mogą one obejmować złożony zestaw danych dotyczących wiatrów, wymiany ciepła, promieniowania słonecznego , wilgotność względna, topologia terenu i wiele innych parametrów.
BASF wykorzystuje parametry generowane przez modele pogodowe do symulacji plonów i etapów wzrostu, a także do przewidywania znoszenia podczas stosowania środków ochrony roślin. Stanowią one również podstawę portfolio cyfrowych produktów rolniczych firmy BASF, w tym xarvio FIELD MANAGER, zaawansowanej platformy optymalizacji upraw.
„Rozwiązania kwantowe firmy Pasqal idealnie nadają się do uproszczenia złożonych symulacji obliczeniowych firmy BASF, gdy sprzęt kwantowy dojrzeje do punktu, w którym będziemy mogli faktycznie wykorzystać te algorytmy” — powiedział dr John Manobianco, starszy modelarz pogody w dziale rozwiązań rolniczych firmy BASF. „Wykorzystanie innowacji Pasqala do modelowania pogody potwierdza zdolność obliczeń kwantowych do wykraczania poza to, co można osiągnąć za pomocą klasycznych obliczeń o wysokiej wydajności. Taka przełomowa technologia może pomóc nam przygotować się na skutki zmiany klimatu i przyspieszyć postęp w kierunku bardziej zrównoważonej przyszłości”.
Prace, które Pasqal i BASF ogłosili w tym tygodniu, wydają się szczególnie istotne w świetle nagrywać ciepło które obecnie łzawią w całej Europie. Zapytany, co komputery kwantowe mogą wnieść do walki ze zmianami klimatycznymi w perspektywie krótkoterminowej, Broer wyjaśnił: „Po pierwsze, jest mało prawdopodobne, aby ważny problem zmian klimatu został złagodzony bez znaczących zmian w zachowaniu ludzi. Jednak w Pasqal wierzymy, że postęp technologiczny może wnieść znaczący pozytywny wkład, tak aby wymagana zmiana zachowań pozostała do przyjęcia i możliwa do opanowania. Oczekuje się, że kluczowy wkład technologii kwantowych w łagodzenie zmian klimatu będzie wynikał z ich zdolności do zwiększania wydajności symulacji komputerowych typu „cyfrowy bliźniak”, które szybko stają się kamieniem węgielnym nowoczesnych badań i rozwoju”.
Broer kontynuował: „Dokładne „cyfrowe bliźniaki” to jedno z najskuteczniejszych narzędzi umożliwiających przyspieszenie prac badawczo-rozwojowych nad zrównoważonymi nowymi technologiami. Pasqal spodziewa się, że nasze autorskie metody kwantowe do rozwiązywania równań różniczkowych (takie jak te stosowane we współpracy z BASF) są obiecującymi kandydatami do wykazania wczesnej przewagi kwantowej już w 2024 r., choć trudno przewidzieć, kiedy zobaczymy przewagę kwantową dla konkretnego zastosowania modelowanie pogody lub klimatu (jest to część zakresu badań we współpracy z BASF).”
Oprócz pracy wykonywanej przez BASF, inną firmą pracującą nad technologią cyfrowych bliźniaków do modelowania klimatu jest Nvidia, która rozpoczęła budowę superkomputera AI w celu stworzenia cyfrowy bliźniak całej Ziemi o nazwie Earth 2. Broer powiedział, że takie cyfrowe bliźniaki „są obecnie wdrażane za pomocą przepływów pracy o wysokiej wydajności obliczeniowej (HPC), które obecnie są wykonywane przez klasyczne procesory jednowątkowe lub przetwarzanie równoległe z wykorzystaniem procesorów graficznych. W przypadku aplikacji HPC przyszłości prawdopodobnie potrzebne będą bardziej zróżnicowane zasoby obliczeniowe, aby wydajnie i skutecznie obsłużyć wszystkie etapy. Przewidujemy długoterminową przyszłość, w której każdy krok w przepływie pracy HPC jest wykonywany przez wyspecjalizowany typ sprzętu komputerowego, który jest najlepiej wyposażony do rozwiązania konkretnego problemu matematycznego, który ma zostać rozwiązany na tym etapie. A dla niektórych etapów przyszłego przepływu pracy HPC Quantum będzie najlepiej wyposażone. Tak więc technologia kwantowa stanie się częścią zróżnicowanego i hybrydowego przepływu pracy HPC w przyszłości”.
Dan O'Shea od ponad 25 lat zajmuje się telekomunikacją i pokrewnymi tematami, w tym półprzewodnikami, czujnikami, systemami sprzedaży detalicznej, płatnościami cyfrowymi i obliczeniami/technologią kwantową.
