By Dan O'Shea postat 20 juli 2022
Pasqal, utvecklaren av kvantprocessorer med neutrala atomer, tillkännagav ett partnerskap med tyska BASF, världens största kemiföretag, för att utforska hur Pasqals egenutvecklade kvantalgoritmer kan användas i väderrelaterade projekt och andra applikationer för beräkningsvätskedynamik.
Enligt Pasqal har BASF redan börjat i en inledande tvåårsfas av projektet, för att titta på hur dess algoritmer så småningom skulle kunna användas för att förutsäga vädermönster, arbete som också kan återkopplas till Pasqals ansträngningar att arbeta med och stödja klimatet. modellering.
Benno Broer, Chief Commercial Officer på Pasqal sa till IQT News via e-post, "Konkret syftar detta projekt till att parametrisera (skräddarsy, göra applikationsspecifik), implementera (köra) och testa (benchmark) Pasqals egenutvecklade familj av kvantalgoritmer för att lösa differentialekvationer: så kallade Differentiable Quantum Circuits (DQC) familj av algoritmer (se t.ex. https://arxiv.org/abs/2011.10395) till problemet med förutsägande vädermönster. En del av forskningen kommer också att fokusera på a neutral-atomer specifik analog-digital sätt för att implementera DQC-familjen av algoritmer.
Enligt Hyperion Research5 % av de globala högpresterande datorinvesteringarna är fokuserade på vädermodellering, och många icke-linjära differentialekvationer måste lösas på fysikbaserade vädermodeller, eftersom de kan involvera en komplex mängd data om vindar, värmeöverföring, solstrålning , relativ fuktighet, terrängtopologi och många andra parametrar.
BASF använder parametrar som genereras av vädermodellerna för att simulera skördar och tillväxtstadier samt för att förutsäga drift vid applicering av växtskyddsmedel. De utgör också grunden för BASF:s digitala jordbruksproduktportfölj inklusive xarvio FIELD MANAGER, en avancerad plattform för optimering av grödor.
"Pasqals kvantlösningar är idealiska för att förenkla BASF:s komplexa beräkningssimuleringar när kvanthårdvaran mognar till en punkt där vi faktiskt kan utnyttja dessa algoritmer", säger Dr. John Manobianco, Senior Weather Modeler vid BASF:s Agricultural Solutions-division. "Att utnyttja Pasqals innovation för vädermodellering validerar kvantberäkningens förmåga att gå utöver vad som kan uppnås med klassisk högpresterande beräkning. Sådan transformationsteknik kan hjälpa oss att förbereda oss för klimatförändringens effekter och driva framsteg mot en mer hållbar framtid."
Det arbete som Pasqal och BASF tillkännagav den här veckan verkar särskilt relevant i ljuset av rekordvärme som för närvarande rivs över hela Europa. På frågan om vad kvantberäkning skulle kunna tillföra kampen mot klimatförändringar på kort sikt, förklarade Broer: "För det första är det osannolikt att det viktiga problemet med klimatförändringar kommer att mildras utan betydande förändringar i mänskligt beteende. Men på Pasqal tror vi att tekniska framsteg kan ge ett betydande positivt bidrag, så att den nödvändiga beteendeförändringen förblir acceptabel och hanterbar. Det viktigaste bidraget från kvant till att mildra klimatförändringar förväntas från dess förmåga att förbättra prestandan för datorsimuleringar av "digital twin"-typ som snabbt blir en hörnsten i modern FoU."
Broer fortsatte, "Exakta "digitala tvillingar" är ett av de mest effektiva verktygen för att påskynda FoU till hållbar ny teknik. Pasqal förväntar sig att våra proprietära kvantmetoder för att lösa differentialekvationer (som de som används i BASF-samarbetet) är lovande kandidater för att visa upp tidiga kvantfördelar så snart som 2024, även om det är svårt att förutsäga när vi kommer att se kvantfördelar för den specifika tillämpningen av väder- eller klimatmodellering (detta är en del av forskningen i samarbetet med BASF).
Förutom arbetet som BASF gör är ett annat företag som arbetar med digital tvillingteknik för klimatmodellering Nvidia, som har börjat bygga en AI-superdator för att skapa en hela jordens digitala tvilling kallas Earth 2. Broer sa att sådana digitala tvillingar för närvarande "implementeras genom högpresterande beräknings- (HPC) arbetsflöden, som idag exekveras av klassiska processorer med en tråd eller parallell beräkning som använder GPU:er. För framtidens HPC-tillämpningar är det troligt att fler olika beräkningsresurser kommer att behövas för att hantera alla steg effektivt och effektivt. Vi förutser en långsiktig framtid där varje steg i ett HPC-arbetsflöde exekveras av en specialiserad typ av datorhårdvara, som är bäst utrustad för att lösa det specifika matematiska problemet som ska lösas i det steget. Och för vissa steg i det framtida HPC-arbetsflödet kommer quantum att vara bäst utrustad. Så quantum kommer att bli en del av ett mångsidigt och hybrid HPC framtida arbetsflöde."
Dan O'Shea har täckt telekommunikation och relaterade ämnen inklusive halvledare, sensorer, detaljhandelssystem, digitala betalningar och kvantberäkning/teknik i över 25 år.
