Çok sayıda kubit bir araya getirin ve onu destekleyebilecek veri merkezleri gerektiren kuantum hesaplamanız var.
Bir kuantum veri merkezi, sadece içinde bir kuantum bilgisayarı olan bir binaya sahip olmakla ilgili değildir. BT Group’taki Optical ve Quantum Networks araştırması Kıdemli Müdürü Andrew Lord, kuantum bilgisayarların nasıl görünmesi gerektiği ve DataCentre bağlamında nasıl bağlanmaları gerektiği hakkında sorular var.
Özünde bir veri merkezi bağlantı sağlar, genellikle birden fazla kişiyi veya müşteriyi raflar, hesaplama ekipmanı ve geri kalanı ile birleştirir. Kuantum hesaplama eklemek, soruları cevaplayan genel bir hesaplama kaynağının bir parçası olarak eklemek, birçok belirsizlik kalmasına rağmen belirli zorluklara yardımcı olmalıdır.
Ayrıca kuantum veri merkezlerinin uzun vadeli zorluklarına odaklanmıştır ve bunların BT’deki bağlantıları uzman optik ve kuantum araştırma profesyonel Emilio Hugues-Salas’dır. Klasik bilgi işlemin sıfırlarına karşı quit tabanlı kuantum bilgisayar dili etrafında “sert fizik” için çözmek, iş “oldukça hızlı” hareket etse bile beş ila 10 yıl sürebilir.
Bir kubit, ikili bir sıfırın ve klasik hesaplamada bulunanların kuantum versiyonudur. İki durumlu veya iki seviyeli bir kuantum mekanik sistemdir. Ölçüldüğünde, elektronlar belirgin bir şekilde dönebilir ve belirli olasılıklar eklenerek dönebilir.
“Tanımlara, bir kuantum veri merkezinin gereksinimlerine ve mimarisine bakıldığında, sadece geleneksel GPU’lara sahip değil, gereksinim ve uygulamaya bağlı olarak kullanabileceğiniz kuantum hesaplama birimine sahip olduğunuz kuantum hesaplamasına güvenli erişim sağlayan bir mimari önerir. Salas diyor.
Lord, “Ama internetin ne için olduğunu bilmediğimizde geri dönüyor” diye ekliyor. “Dürüst olmak gerekirse, çok fazla şey sadece insanların onunla ne yapacağını görmek için mevcut yapmakla ilgilidir – yeni ilaçlar bulmaktan temel molekülleri veya fotosentezi modellemeye kadar her şey.”
Bu tür enerji aç alanlarda “sadece bir” büyük atılım değeri kanıtlayabilir ve çabaya değer olabilir, çünkü mevcut teknolojiyle çok maliyetlidir.
“Örneğin, BT ağındaki enerji tüketimini en aza indirmek istiyorum, ancak çok zor ve çok uzun sürecek. Sonra, yaptığım zaman işler değişti ”diyor Lord. “Ve bunu yapmak için sadece birkaç önemli saniye boyunca bir kuantum bilgisayara erişmeniz gerekebilir.”
BT ayrıca kuantum ağ ve bilgi işlem üzerinde, “BT ilgi alanlarıyla örtüşebilecek kuantum” da dahil olmak üzere, kuantum bağlantısını Londra’daki “normal” Equinix veri merkezlerine yönelik deneme gibi çalışıyor.
İkincisi, esas olarak güvenli bağlantı ile ilgili ticari bir sınıf projesidir. Lord, “Müşteriler daha sonra verilerini buluta güvenli bir şekilde koyabilir, operasyonlar yapabilir ve bulut aracılığıyla kendi müşterilerini birden fazla bağlayabilir” diyor.
Sorunları paralel olarak çözmek
Genel olarak kuantum bilgi işlem söz konusu olduğunda, Uptime Intelligence’da bulut bilişim kıdemli araştırma direktörü Owen Rogers bir benzetmeye sahiptir: plastik bir kombinasyon asma kilitiniz olduğunu hayal edin, ancak kod olmadan asma kilit kilidini açmak için, Olası her kombinasyonu deneyin.
“Ama diyelim ki kombinasyonel halkalarda, doğru sayı üzerinde olan küçük bir metal var. Muhtemelen doğru sayıların kilidini açmak ve kilidini açmak için asma kilit boyunca bir mıknatıs sallayabilirsiniz ”diyor Rogers. “Kuantum hesaplama, parçacıkların ne yaptığının belirsizliğini kullanarak bir şeyleri paralel olarak çözmenin bir yoludur.”
Yine de kalan zorluklar çok yönlüdür. Açıkçası, kuantum algoritmaları özel beceriler gerektirir ve daha sonra teknik ve mühendislik problemleri vardır.
Örneğin, ne kadar çok kubitiniz varsa, gürültü için o kadar hassas olursunuz. Hassas bir ayrı parçacık, kontrol edebileceğiniz bir durumda tutulmalıdır. Bu bir soğutma gereksinimi, hatta kriyojenik soğutma anlamına gelir.
Rogers, “Mümkün olduğunca fazla paraziti ortadan kaldırmalısınız” diyor. “Ve veri merkezinin bu yeteneklere sahip olması gerekiyor.”
Kuantum bilgi işlem araştırması bugün sadece küçük bir başarı şansı ile pahalıdır, ancak kuantum hesaplama yapılabilirse faydalar getirisi astronomik olabilir. Örneğin, bir ekip, varsayımlar yapmadan önce veya yapmadan imkansız olan bir şeyi hızlı bir şekilde çözebilirse.
“Ancak, belirli bir kubit seviyesine ulaşabiliriz ve daha sonra parazit katlanarak daha kötüdür ve örneğin onları artıramayız” diyor Rogers.
İngiltere’de geliştirilen çok sayıda proje, Temmuz 2024’te açıklanan beş yeni kuantum araştırma merkezi içeriyor. Bunlar arasında Heriot-Watt Üniversitesi’nin Entegre Kuantum Ağları (IQN) merkezi var. Fikir, kuantum bilgisayarları birbirine bağlayan “kuantum internet”, kuantum dolaşımını ve bellekten yararlanarak büyük bir hesaplama sağlayabilir.
Bir diğeri, Oxford Üniversitesi’ndeki endüstri partner QCI3 merkezi. QCI3, 2030 yılına kadar Kuantum ML ve Nöral Ağlar için tahmini bir potansiyel 1,3 milyon dolarlık bir pazar izleyerek birbirine bağlı ve entegre kuantum bilgi işlem uygulamalarını araştırıyor.
Kazançları gerçekleştirmek için gereken yatırım
Dominik Andrzejczuk, QDC.AI CEO’su, iki Oxford Quantum donanım şirketine yatırımlarla-tuzağa düşmüş iyonlar teknolojisi tabanlı Oxford iyonik ve tam yığın fotonik odaklı Orca Computing-mühendislik zorluklarının çözülmesi zaman aldığını doğrular.
Bununla birlikte, iyon-tuzak mimarileri, Andrzejczuk’un ekleyerek, süper iletken kubitlerle aynı CMOS imalat teknikleriyle “çok yüksek kaliteli” kupitleri kontrol etmede iyidir: “Bu potansiyel olarak kolayca ölçeklenebilecekleri anlamına gelir.”
Fizikteki geçmişi onu Quantum’a çekti, Computer Weekly’ye anlatıyor, ancak kuantum sektöründe bilimsel bilgi işlem arasındaki bir şema var, ilk prensiplerden operasyon araştırmalarına yaslanıyor ve Silikon Vadisi AI’nın çalışması.
Yapay Zeka (AI) ile bir sürü rastgele veri alırsınız ve bir makine işlevi çözer. Gücü de zayıflığıdır, çünkü hızlı çalışmak için çok fazla donanıma ihtiyacınız vardır.
Bununla birlikte, bazı büyük dil modelleri (LLMS) ile belirgin hale geldiği gibi, bu iyi ölçeklenmez, Andrzejczuk şöyle işaret eder: “Openai her yıl milyarlarca dolar yakıyor.”
Bilimsel bir bilgi işlem yaklaşımı, veri kümesini inceleyen bir fizikçi veya matematikçi ile diğer uçtan başlar, daha sonra işlevi bu verilere sığacak ve daha sonra makinedeki işlevi, parametreleri ve kısıtlamaları gösterir. İlgili operasyon araştırmaları, sayısız değişken ve kısıtlamalarla lojistik gibi alanlarda kullanıma oldukça spesifik olabilir – bu makine öğrenimi için daha zordur.
“Mükemmel bir kullanım durumu havayolları ve ulaşım. Gecikirseniz veya iptal edildiyseniz, biletinizi yeniden rezervasyon yapmak için birini aramanız gerekir. Astronomik olduğunu çözmek için bir ML algoritması için verilerin büyüklüğü ”diyor Andrzejczuk.
Klasik bir bilgisayarda bir optimizasyon problemini temsil etmek, tamsayı değerleri ile basit olabilir. Ancak kuantum bağlamında, kuadratik, kısıtlanmamış ikili optimizasyon, değişkenlerinizin tamsayılardan ziyade ikili olması gerektiği anlamına gelir.
Andrzejczuk, “600 kamyonu bir tür dizisi ve sıfır olarak düşünün” diyor. “O zaman bir ekstraksiyon katmanına ihtiyacımız var. Diyelim ki, anlamsal olarak sade İngilizce yazılmış bir sorunu bir tür ikili koda dönüştürmemiz gerekiyor. Bu araçlar şu anda mevcut değil. ”
Milyarlarca dolara daha fazla yatırımın hala “ileriye doğru itmesi” gerekiyor, ancak işe yarıyorsa, “Herkes kazanıyor” diye ekliyor Andrzejczuk.
Kuantum potansiyeli ve kanıtları geliştirmek
IBM Üyesi ve Kuantum Sistemleri ve Çalışma Zamanı Teknolojisi Direktörü Jerry Chow, ilk günler olduğunu kabul ediyor-gerçekten fizik deneylerinden daha fazlası ve konuşlandırılabilir hesaplama araçları ve kuantum merkezli süper bilgisayar ile ilerleme kaydediliyor: “Şu anda [at IBM]sadece 100 kubit veya daha fazla sistem sunuyoruz. Ve biz hesaplamadan açlıktan açlıktan açlık alan bir dünyadayız. ”
IBM, Poughkeepsie, New York ve Ehningen, Almanya’daki kuantum veri merkezleri ve müşterileriyle birlikte özel sistemler de dahil olmak üzere 14 fayda ölçeğinde kuantum sistemi işletmektedir.
IBM’nin kuantum ağı, Avrupa’da 80’i de dahil olmak üzere yaklaşık 250 işletme, araştırma kurumu, girişim, üniversite ve endüstri liderinden oluşmaktadır. Kuantum yol haritası, kalan zorlukları 2033’e kadar çözmesi öngördü.
Chow, “Buradaki nokta, Quantum’un belirli iş yüklerini çok farklı yapıyor” diyor. “Kuantum ağını kuantum avantajı için bu araçları nasıl bulacağımızı ve kullanacağımızı görüyoruz.”
QPU, GPU ve CPU’lar dahil olmak üzere çoklu çözümler birleştirilecektir. Poughkeepsie’de barındırma, kullanılan işlemciye göre değişen “çift haneli” sayısından “çift haneli” sayısından oluşuyor.
“Fayda ölçeği dediğimiz şeyde, kesinlikle CPU veya GPU kaynakları ile tam simülasyonun ötesinde kuantum devreleri var. Bu devrelerin bazılarını ele almanın bir sonraki en iyi yolu, belki de bazı tensör ağ yöntemleri veya yüksek performanslı düğümlerden yararlanan bazı yaklaşık bilgi işlem yöntemleri ile ilgilidir ”diyor Chow.
Performans, kubit numaralarına veya ölçek, hız ve kalite veya hata oranına bağlıdır – kuantum devrelerinin yürütülmesinin doğruluğu. Kullanıcılar 127-KBit Sistemlerini ücretsiz deneyebilir; IBM, sistemler, belgeler ve öğrenme kaynakları ile ayda 10 dakika kuantum platform yürütme süresi sunar.
IBM, bu nedenle, alana özgü Qiskit fonksiyon hizmetinden üçüncü taraf orta yazılım tipi entegrasyonlara kadar trende ekosistem gelişiminden bahsetmemek için hız, doğruluk veya maliyet etkinliği sağlayan bilimsel ve hatta işle ilgili demoları teşvik etmeyi umuyor.