By Dan O'Shea đăng ngày 20 tháng 2022 năm XNUMX
Pasqal, nhà phát triển bộ xử lý lượng tử nguyên tử trung tính, đã công bố hợp tác với BASF của Đức, công ty hóa chất lớn nhất thế giới, để khám phá cách sử dụng thuật toán lượng tử độc quyền của Pasqal trong các dự án liên quan đến thời tiết và các ứng dụng động lực học chất lỏng tính toán khác.
Theo Pasqal, BASF đã bắt đầu giai đoạn hai năm đầu tiên của dự án, để xem xét các thuật toán của nó cuối cùng có thể được sử dụng như thế nào để dự đoán các kiểu thời tiết, công việc này cũng có thể được hỗ trợ cho những nỗ lực của Pasqal trong việc giải quyết và hỗ trợ khí hậu. người mẫu.
Benno Broer, Giám đốc Thương mại tại Pasqal đã nói với IQT News qua email: “Dự án này cụ thể nhằm mục đích tham số hóa (điều chỉnh, tạo ứng dụng cụ thể), triển khai (chạy) và kiểm tra (điểm chuẩn) dòng thuật toán lượng tử độc quyền của Pasqal để giải các phương trình vi phân: cái gọi là họ thuật toán Mạch lượng tử vi phân (DQC) (ví dụ, xem https://arxiv.org/abs/2011.10395) đến vấn đề dự đoán các kiểu thời tiết. Một phần của nghiên cứu cũng sẽ tập trung vào một cách tương tự-kỹ thuật số cụ thể của nguyên tử trung tính triển khai họ thuật toán DQC.
Theo nghiên cứu của Hyperion, 5% khoản đầu tư vào điện toán hiệu suất cao toàn cầu tập trung vào mô hình thời tiết và nhiều phương trình vi phân phi tuyến tính cần được giải trên các mô hình thời tiết dựa trên vật lý, vì chúng có thể liên quan đến một mảng dữ liệu phức tạp về gió, truyền nhiệt, bức xạ mặt trời , độ ẩm tương đối, cấu trúc liên kết địa hình và nhiều thông số khác.
BASF sử dụng các thông số do mô hình thời tiết tạo ra để mô phỏng năng suất cây trồng và các giai đoạn tăng trưởng cũng như dự đoán độ lệch khi áp dụng thuốc bảo vệ thực vật. Chúng cũng là nền tảng cho danh mục sản phẩm nông nghiệp kỹ thuật số của BASF, bao gồm xarvio FIELD MANAGER, một nền tảng tối ưu hóa cây trồng tiên tiến.
Tiến sĩ John Manobianco, Nhà lập mô hình thời tiết cấp cao tại bộ phận Giải pháp Nông nghiệp của BASF cho biết: “Các giải pháp lượng tử của Pasqal là lý tưởng để đơn giản hóa các mô phỏng tính toán phức tạp của BASF khi phần cứng lượng tử phát triển đến mức chúng tôi thực sự có thể tận dụng các thuật toán này”. “Việc tận dụng sự đổi mới của Pasqal để lập mô hình thời tiết xác nhận khả năng của điện toán lượng tử vượt xa những gì có thể đạt được với điện toán hiệu năng cao cổ điển. Công nghệ chuyển đổi như vậy có thể giúp chúng ta chuẩn bị cho những tác động của biến đổi khí hậu và thúc đẩy tiến trình hướng tới một tương lai bền vững hơn.”
Công việc mà Pasqal và BASF công bố trong tuần này có vẻ đặc biệt thích hợp trong bối cảnh nhiệt kỷ lục hiện đang bị xé nát trên khắp châu Âu. Khi được hỏi điện toán lượng tử có thể mang lại điều gì cho cuộc chiến chống biến đổi khí hậu trong thời gian ngắn, Broer giải thích: “Thứ nhất, vấn đề quan trọng của biến đổi khí hậu khó có thể được giảm thiểu nếu không có những thay đổi đáng kể đối với hành vi của con người. Tuy nhiên, tại Pasqal, chúng tôi tin rằng tiến bộ công nghệ có thể đóng góp tích cực đáng kể, do đó sự thay đổi hành vi cần thiết vẫn có thể chấp nhận được và có thể quản lý được. Đóng góp quan trọng của lượng tử trong việc giảm thiểu biến đổi khí hậu được mong đợi từ khả năng nâng cao hiệu suất của mô phỏng máy tính loại 'song sinh kỹ thuật số' đang nhanh chóng trở thành nền tảng của R&D hiện đại.”
Broer tiếp tục: “‘Bản sao kỹ thuật số’ chính xác là một trong những công cụ hỗ trợ hiệu quả nhất để tăng tốc hoạt động R&D thành các công nghệ mới bền vững. Pasqal kỳ vọng rằng các phương pháp lượng tử độc quyền của chúng tôi để giải các phương trình vi phân (như các phương pháp được sử dụng trong chương trình hợp tác BASF) là những ứng cử viên đầy hứa hẹn để thể hiện lợi thế lượng tử sớm ngay sau năm 2024, mặc dù rất khó dự đoán khi nào chúng ta sẽ thấy lợi thế lượng tử cho ứng dụng cụ thể của mô hình hóa thời tiết hoặc khí hậu (đây là một phần trong phạm vi nghiên cứu hợp tác với BASF).”
Bên cạnh công việc mà BASF đang thực hiện, một công ty khác đang nghiên cứu công nghệ bản sao kỹ thuật số để lập mô hình khí hậu là Nvidia, công ty đã bắt đầu xây dựng siêu máy tính AI để tạo ra một bản sao kỹ thuật số của toàn bộ Trái đất được gọi là Earth 2. Broer cho biết các cặp song sinh kỹ thuật số như vậy hiện “được triển khai thông qua quy trình tính toán hiệu suất cao (HPC), ngày nay, được thực thi bởi các CPU cổ điển một luồng hoặc tính toán song song sử dụng GPU. Đối với các ứng dụng HPC trong tương lai, có thể sẽ cần nhiều tài nguyên tính toán đa dạng hơn để xử lý tất cả các bước một cách hiệu quả và hiệu quả. Chúng tôi thấy trước một tương lai lâu dài trong đó mỗi bước trong quy trình làm việc HPC được thực thi bởi một loại phần cứng máy tính chuyên dụng, được trang bị tốt nhất để giải quyết vấn đề toán học cụ thể cần giải quyết trong bước đó. Và đối với một số bước nhất định của quy trình làm việc HPC trong tương lai, lượng tử sẽ được trang bị tốt nhất. Vì vậy, lượng tử sẽ trở thành một phần của quy trình làm việc HPC đa dạng và kết hợp trong tương lai.”
Dan O'Shea đã đề cập đến lĩnh vực viễn thông và các chủ đề liên quan bao gồm chất bán dẫn, cảm biến, hệ thống bán lẻ, thanh toán kỹ thuật số và công nghệ / điện toán lượng tử trong hơn 25 năm.
