By Дэн О'Ши опубликовано 20 июля 2022 г.
Компания Pasqal, разработчик квантовых процессоров на нейтральных атомах, объявила о партнерстве с немецкой BASF, крупнейшей в мире химической компанией, для изучения того, как патентованные квантовые алгоритмы Pasqal можно использовать в проектах, связанных с погодой, и других приложениях вычислительной гидродинамики.
По словам Паскаля, BASF уже начал начальный двухлетний этап проекта, чтобы посмотреть, как его алгоритмы в конечном итоге могут быть использованы для прогнозирования погодных условий, работа, которая также может быть использована в усилиях Паскаля по работе над климатом и его поддержке. моделирование.
Бенно Броер, коммерческий директор Pasqal, сообщил IQT News по электронной почте: «Конкретно этот проект направлен на параметризацию (адаптирование, создание конкретных приложений), внедрение (запуск) и тестирование (тестирование) собственного семейства квантовых алгоритмов Pasqal для решения дифференциальных уравнений: семейство алгоритмов так называемых дифференцируемых квантовых цепей (DQC) (см., например, https://arxiv.org/abs/2011.10395) к проблеме предсказания погодных условий. Часть исследования также будет посвящена специфический аналого-цифровой способ нейтральных атомов реализации семейства алгоритмов DQC.
По данным Hyperion Research, 5% глобальных инвестиций в высокопроизводительные вычисления сосредоточены на моделировании погоды, и многочисленные нелинейные дифференциальные уравнения необходимо решать на основе моделей погоды, основанных на физике, поскольку они могут включать сложный массив данных о ветре, теплообмене, солнечном излучении. , относительная влажность, топология местности и многие другие параметры.
BASF использует параметры, генерируемые погодными моделями, для моделирования урожайности и стадий роста, а также для прогнозирования отклонений при применении средств защиты растений. Они также составляют основу портфеля продуктов BASF для цифрового земледелия, включая xarvio FIELD MANAGER, передовую платформу для оптимизации урожая.
«Квантовые решения Pasqal идеально подходят для упрощения сложных вычислительных симуляций BASF после того, как квантовое оборудование станет настолько совершенным, что мы сможем реально использовать эти алгоритмы», — сказал д-р Джон Манобьянко, старший специалист по моделированию погоды в подразделении сельскохозяйственных решений BASF. «Использование инноваций Pasqal для моделирования погоды подтверждает способность квантовых вычислений выйти за рамки того, что может быть достигнуто с помощью классических высокопроизводительных вычислений. Такие трансформационные технологии могут помочь нам подготовиться к последствиям изменения климата и способствовать прогрессу на пути к более устойчивому будущему».
Работа, о которой Паскаль и BASF объявили на этой неделе, кажется особенно актуальной в свете рекордная жара что в настоящее время разрывается по всей Европе. На вопрос, что квантовые вычисления могут привнести в борьбу с изменением климата в краткосрочной перспективе, Броер объяснил: «Во-первых, важная проблема изменения климата вряд ли может быть смягчена без существенных изменений в поведении человека. Тем не менее, мы в Pasqal считаем, что технологический прогресс может внести значительный положительный вклад, так что необходимые изменения в поведении останутся приемлемыми и управляемыми. Ожидается, что ключевой вклад квантовых технологий в смягчение последствий изменения климата будет заключаться в их способности повышать производительность компьютерных симуляций типа «цифровых двойников», которые быстро становятся краеугольным камнем современных исследований и разработок».
Броер продолжил: «Точные «цифровые двойники» являются одним из наиболее эффективных инструментов, позволяющих ускорить исследования и разработки в области устойчивых новых технологий. Паскаль ожидает, что наши запатентованные квантовые методы решения дифференциальных уравнений (подобные тем, которые используются в сотрудничестве с BASF) являются многообещающими кандидатами на демонстрацию раннего квантового преимущества уже в 2024 году, хотя трудно предсказать, когда мы увидим квантовое преимущество для конкретного приложения. моделирование погоды или климата (это часть исследований в сотрудничестве с BASF)».
Помимо работы, которую делает BASF, другой компанией, работающей над технологией цифровых двойников для моделирования климата, является Nvidia, которая начала создание суперкомпьютера с искусственным интеллектом для создания цифровой двойник всей Земли под названием Earth 2. Броер сказал, что такие цифровые двойники в настоящее время «реализуются с помощью рабочих процессов высокопроизводительных вычислений (HPC), которые сегодня выполняются однопоточными классическими процессорами или параллельными вычислениями с использованием графических процессоров. Для приложений HPC будущего, вероятно, потребуются более разнообразные вычислительные ресурсы для эффективной и действенной обработки всех шагов. Мы предвидим долгосрочное будущее, в котором каждый шаг рабочего процесса высокопроизводительных вычислений будет выполняться специализированным типом вычислительного оборудования, которое наилучшим образом оснащено для решения конкретной математической задачи, решаемой на этом этапе. А для определенных этапов будущего рабочего процесса высокопроизводительных вычислений квант будет лучше всего подготовлен. Таким образом, квантовая технология станет частью разнообразного и гибридного рабочего процесса HPC будущего».
Дэн О'Ши уже более 25 лет занимается телекоммуникациями и смежными темами, включая полупроводники, датчики, системы розничной торговли, цифровые платежи и квантовые вычисления/технологии.
