Сегодня 28 марта 2024
18+
MWC 2018 2018 Computex IFA 2018
реклама
Теги → d-wave

Самый мощный в мире квантовый компьютер на 1200+ кубитов скоро станет доступен в облаке

Канадская компания D-Wave сообщила о завершении калибровки квантового компьютера нового поколения с более чем 1200 кубитами — Advantage 2. Тестовые прогоны показали двукратное увеличение времени когерентности кубитов, что ускоряет расчёты, а также правильность выбранной стратегии по уменьшению ошибок в вычислениях. Вскоре прототип компьютера Advantage 2 будет доступен через облачный сервис компании — это будет самая мощная квантовая платформа в мире.

 1200-кубитовый процессор поколения Advantage 2. Источник изображения: D-Wave

1200-кубитовый процессор поколения Advantage 2. Источник изображения: D-Wave

Следует подчеркнуть, что слова о мощности той или иной квантовой платформы необходимо воспринимать со здоровым скептицизмом. Во-первых, не существует единой метрики, которая позволила бы сравнивать квантовые платформы, работающие на принципиально разной элементной базе: на холодных нейтральных атомах, сверхпроводящих кубитах, фотонах, спинах элементарных частиц, ионных ловушках и так далее. Во-вторых, квантовая платформа D-Wave заточена для решения задач оптимизации, что не делает её универсальной.

Наконец, квантовый компьютер D-Wave удерживает согласованное (когерентное) состояние кубитов особым образом — переводя их в возбуждённое состояние и ожидая, пока они не успокоятся — не перейдут в состояние с минимальной энергией, что станет ответом на запрограммированную задачу (заданный алгоритм). Поэтому есть смысл сравнивать системы D-Wave предыдущих и новых поколений.

Как утверждают в компании, квантовые компьютеры Advantage 2 значительно превосходят компьютеры Advantage. Например, они в 20 раз быстрее решают задачи по исследованию таких необычных магнетиков, как спиновые стёкла. Это важное семейство сложных для классических компьютеров задач оптимизации. Также система Advantage 2 в два раза быстрее выполняла расчёты при моделировании материалов и демонстрировала значительно меньше ошибок. В сфере решения задач для искусственного интеллекта Advantage 2 в 90 % случаях превосходила своего предшественника, например, отлично решая задачи удовлетворения ограничений.

Всё это стало возможным как за счёт новой топологии сверхпроводящих кубитов, что увеличило количество возможных связей с 15 до 20, так и за счёт удвоения времени когерентности, а также благодаря дальнейшему увеличению масштаба платформы и снижению уровня шумов в новых интегральных схемах. Система из 1200+ кубитов будет доступна через облачный сервис Leap компании.

Для коммерческих поставок компания планирует собирать системы из 7000 кубитов. Они должны быть доступны до конца текущего года, но могут задержаться. Прототип Advantage 2 с 500 кубитами был готов полтора года назад. За прошедшее с тех пор время компания смогла изготовить только 1200-кубитовый прототип, что указывает на сильное отставание от ранее анонсированного графика.

Квантовый компьютер D-Wave с 5000 кубитов действительно работает — он решил неподъёмную для обычных систем задачу со спиновым стеклом

Учёные Бостонского университета и сотрудники канадской D-Wave в журнале Nature опубликовали статью, которая убедительно доказывает практическую ценность квантовых компьютеров компании. Коммерческая система D-Wave Advantage из 5000 кубитов обеспечила симуляцию особого состояния материи — спинового стекла. Для классических компьютеров такие задачи неподъёмные, а учёные мечтают выйти за пределы известного. Квантовые системы им это дают.

 Источник изображений: D-Wave

Источник изображений: D-Wave

Компания D-Wave выпускает особый класс квантовых компьютеров. Кубиты в системах D-Wave совсем не такие, как в системах Google, IBM или у российских платформ. Основная масса разработчиков пытается создавать многокубитные системы, в которых квантовая запутанность реализуется, скажем так, по-честному, когда запутанные кубиты имеют ту или иную квантовую величину (характеристику) в одинаковом состоянии.

Пока кубиты когерентны (согласованы) проводятся вычисления или, точнее, симуляции. Это очень хрупкое состояние и длится оно единицы миллисекунд. Много кубитов таким образом не свяжешь. Сегодня это от 20 до 50 кубитов в системах IBM. Канадцы же ещё на старте в 2011 году представили 128-кубитовую платформу и сегодня предлагают уже 5000-кубитовую. Им мало кто верил, пока в 2012 году систему D-Wave не купила Lockheed Martin. В 2013 году вышла первая статья, доказывающая работу квантовых платформ компании, и вскоре их системы были куплены Google и NASA.

В платформах D-Wave когерентное состояние кубитов поддерживается иным образом, а именно с помощью известного явления квантового туннелирования. Вместо того, чтобы удерживать запутанность кубитов платформа D-Wave приводится в состояние когерентного (согласованного) возбуждения всех кубитов, после чего она оставляется в покое и кубиты естественным образом переходят в состояния энергетического минимума. Начальное состояние возбуждения программируется, поэтому в состоянии установившегося покоя (в процессе так называемого отжига) итоговое минимальное энергетическое (физическое) состояние системы — это готовый ответ на поставленную задачу. Фактически — это решение задач той или иной оптимизации.

В свежем исследовании учёные из Бостона и специалисты D-Wave показали, что производительность её квантового компьютера Advantage на 5000 кубитов значительно выше, чем у классических систем при решении задач 3D оптимизации спинового стекла — трудноразрешимого класса задач оптимизации. Эта работа также представляет собой крупнейшее программируемое квантовое моделирование, о котором сообщалось до сих пор.

 D-Wave Advantage на 5000 кубитов

D-Wave Advantage на 5000 кубитов

В сентябре прошлого года подобные вычисления были проведены на 2000-кубитовой системе D-Wave. Повторение работы в новом масштабе доказывает возможность трансляции когерентных процессов на расширенные процессы при решении задач оптимизации.

«Это исследование знаменует собой значительное достижение для квантовой технологии, поскольку демонстрирует вычислительное преимущество перед классическими подходами для трудноразрешимого класса задач оптимизации, — сказал д-р Алан Барац (Alan Baratz), генеральный директор D-Wave. — Для тех, кто ищет доказательства непревзойденной производительности квантового отжига, эта работа предлагает окончательное доказательство».

Mastercard защитит операции по картам квантовыми технологиями

Компании Mastercard и D-Wave объявили о сотрудничестве в области квантовых вычислений. Партнёры заключили многолетний стратегический альянс, направленный на ускорение разработок и внедрение решений с использованием квантовых компьютеров. Способность квантовых платформ обрабатывать намного больший объём данных в сравнении с классическими компьютерами обещает бесконечное множество возможностей для клиентов и финансовых организаций.

 Квантовый процессор системы

Квантовый процессор системы Advantage компании D-Wave. Источник изображения: D-Wave

Канадская компания D-Wave порядка двух десятилетий разрабатывает квантовые компьютеры на базе технологии так называемого квантового отжига. Такие системы не являются универсальными и не могут исполнять произвольные алгоритмы. Квантовый отжиг решает задачи оптимизации, например, нахождение оптимальных маршрутов для доставки товаров. Вместе с Mastercard специалисты D-Wave будут создавать решения для таких финансовых областей, как потребительская лояльность и вознаграждения, трансграничные расчеты и выявление мошенничества.

Поскольку платформы D-Wave узко специализированные, на помощь придут гибридные решения, которые могут справиться как с классическими, так и квантовыми алгоритмами. Финансовые приложения для служб Mastercard будут работать через квантовый облачный сервис Leap компании D-Wave. Это обеспечит доступ к квантовым приложениям в режиме реального времени.

«Люди ожидают гиперперсонализированного опыта. Уникальная способность квантовых вычислений анализировать огромное количество потенциальных комбинаций может обеспечить оптимальные решения, которые повысят эффективность и предоставят выбор, — сказал Кен Мур (Ken Moore), директор по инновациям Mastercard. — Наша работа с D-Wave позволит исследовать бесконечные возможности применения квантовых вычислений для практических, реальных приложений в сфере финансовых услуг».

В настоящее время компания D-Wave использует и поставляет клиентам самые производительные (с оглядкой на целевые задачи) в мире квантовые системы Advantage на 5000 кубитах. На смену им придут системы Advantage 2 на 7000 кубитах с новой архитектурой. В то же время надо понимать, что это специализированные решения, для расширения сферы работы которых требуются гибридные компьютеры, над которыми также работают в D-Wave. Впрочем, в компании также обещают со временем разработать универсальный квантовый компьютер. Можно ожидать, что Mastercard постепенно будет брать на вооружение все лучшие разработки D-Wave и намерена держаться на острие прогресса.

D-Wave представила прототип квантового компьютера на 7000 кубитов — ускорить разработку помог подход «тик-так» от Intel

Компания D-Wave представила прототип квантового компьютера Advantage 2. Через год–два система начнёт продаваться и в базовой конфигурации обеспечит доступ к 7000 кубитам, тогда как современная система D-Wave Advantage обеспечивает доступ к 5000 кубитам. Ускорить разработку новой системы помог подход компании Intel, известный как «тик-так», когда разработка архитектуры и техпроцесса разнесены по двум разным этапам. И это сработало.

 Источник изображения: D-Wave

Источник изображения: D-Wave

В основе компьютера Advantage 2 лежит новая топология соединения кубитов под названием Zephyr. Она идёт на смену топологии Pegasus. Именно в этой смене лежат значительные улучшения, которые поднимут производительность квантовых платформ канадского разработчика. Топология Pegasus позволяла связать одновременно 15 кубитов, тогда как топология Zephyr связывает одновременно 20 кубитов, что повышает производительность вычислений.

Также увеличение числа одновременно связанных кубитов позволяет уменьшить число входов для данных и сократить цепочки пересылаемых данных. В совокупности это ведёт к снижению числа ошибок и к повышению вероятности получения правильного ответа. Правда, прототип Advantage 2 содержит всего 500+ кубитов и не может пройти полноценное сравнение по производительности с действующей машиной Advantage с 5000 кубитами. Однако ряд тестов подтверждают, что Advantage 2 справляется с задачами быстрее и с меньшей вероятностью ошибок.

Компания D-Wave решила предоставить ранний доступ к прототипу Advantage 2 через собственный облачный сервис. Мотивом для этого стала «быстрая разработка новой платформы», что поможет клиентам компании полноценно встретить новый инструмент в 2023 или 2024 году, когда он поступит в продажу. Ускорить разработку помог переход на широко разрекламированный компанией Intel подход «тик-так», когда внедрение новой архитектуры чередуется с внедрением нового техпроцесса. В D-Wave признались, что переход оправдал себя «с первой попытки».

Остаётся напомнить, что квантовые компьютеры D-Wave опираются на так называемый квантовый отжиг или методику поиска оптимального решения из неупорядоченной выборки данных. Процессоры компании используют полупроводниковые кубиты при сверхнизких температурах. Универсальные квантовые компьютеры на таком принципе не построишь. Для этого предложены схемы с квантовыми вентилями или затворами. В октябре прошлого года D-Wave призналась, что также приступила к разработке универсальной квантовой вычислительной платформы на основе вентилей, но подробностей до сих пор нет. Они могут появиться осенью этого года на конференции Qubits 22. Тогда же компания подробнее расскажет о платформе Advantage 2.


window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
Глобальное потепление замедлило вращение Земли, и в этом уже нашли плюсы 3 мин.
Nautilus запустила линейку инфраструктурных решений EcoCore для модульных ЦОД 10 мин.
Китай нарастил закупки нидерландского оборудования для выпуска чипов в несколько раз, несмотря на санкции 29 мин.
Оптика для HBM: стартап Celestial AI получил ещё $175 млн инвестиций, в том числе от AMD и Samsung 31 мин.
Logitech представила беспроводную низкопрофильную клавиатуру Signature Slim K950 39 мин.
Под давлением пользователей Google преодолела аппаратные ограничения для внедрения ИИ в Pixel 8 3 ч.
В апреле Meta добавит искусственный интеллект в умные очки Ray-Ban Meta 3 ч.
Thermaltake представила корпус S250 TG ARGB с поддержкой больших радиаторов СЖО 3 ч.
Опубликовано фото машины Apple Presto для обновления iPhone без вскрытия упаковки 4 ч.
Tesla откажется от классического конвейера ради электромобиля за $25 тысяч 4 ч.