Büyük Hadron Çarpıştırıcısına (LHC) ev sahipliği yapan CERN, Açık Kuantum Enstitüsü’nün (OQI) üç yıllık pilot aşamasının üssü haline gelmesinden bu yana bir yıldan fazla bir süre. OQI, ana hedefleri herkes için kuantum bilgi işlem erişiminin sağlanması ve insanlık için uygulamaların hızlanmasını içeren çok paydaşlı, küresel, bilim diplomasisine dayalı bir girişimdir.
Haziran ayında Computer Weekly’ye Londra’daki Battersea elektrik santralinde düzenlenen açılış Quantum DataCentre Alliance Forumu’nda konuşan Archana Sharma, uluslararası kuruluşlarla ilişkiler için kıdemli danışman ve CERN’deki ana bilim adamı, “kuantum bilgisayarı, kuantum bilgisayarlar açısından nerede olduğumuzun bir değerlendirmesi, kuantum bilgisayarlar” “naber görüyor”.
“Cern’in misyonu parçacık fiziği” diyor. “Parçacık fiziğini kapatamayız ve kuantum bilgisayarlara başlayamayız.”
Ancak Sharma, kuantum teknolojilerinin gelişimi ile CERN’de yapılan araştırma arasında potansiyel sinerjiler olabileceğine inanıyor. Parçacık hızlandırıcılarındaki ivme çeşitli kuvvetler nedeniyle gerçekleşiyor. “Hızlanma devam ederken gerçekleşen tüm süreçler çok kuantum mekaniği.”
Dahası, kuantum mekaniği, parçacık hızlandırıcısının çeşitli dedektörlerinin CERN’deki bilim adamları tarafından yürütülen deneylerden sonuçları toplamasını sağlayan sihirdir.
Ve bu deneyler tarafından üretilen çok miktarda veri vardır. Aslında, CERN’deki White Tavşan adı verilen parçacık fiziği deneylerini desteklemek için geliştirilen teknoloji, kuantum hesaplamada hata düzeltmesi arayışında uygulanacak şekilde ayarlanmıştır. Beyaz Tavşan, Ethernet yoluyla dağıtılan alt-nosaniye doğruluğuna sahip açık kaynaklı bir hassas zamanlama sistemidir.
İngiltere merkezli Quantum Networking Technologies firması Nu Quantum kısa süre önce Cern’in White Tavşan işbirliğine katıldı. CERN teknolojisi, Nu Quantum’a kuantum bilgi işlem ağlarını ölçeklendirmek için gerekli seviyede senkronizasyon sunmanın bir yolu sunuyor.
Parçacık fiziği arayışında hesaplama
Web, Cern’deyken Tim Berners-Lee’den bir fikirden çıktı ve bugün LHC’nin evi birkaç GitHub depolarını sürdürüyor ve ilerleyen parçacık fiziği araştırmalarında bir dizi açık kaynak platformu geliştirdi.
Hesaplama, CERN’in üç sütunundan biridir. “İlk [pillar] Araştırma, ”diyor Sharma.“ İkincisi altyapı, yani hızlandırıcılar, deneyler ve dedektörler anlamına geliyor. Ve sonra bilgi işlem var. ”
Sharma, Cern’in deneylerin gerektirdiği altyapının taleplerini karşılamak için bilgi işlem merkezi yeteneklerini geliştirdiğini söyledi.
“İyi verilere baktığımızdan ve iyi verilere bakmamızdan emin olmalıyız” diyor Cern, verileri saniyede 40 milyon çarpışmadan başlangıçta yaklaşık 1.000’e ve daha sonra 100’e düşürmesi gerektiği anlamına geliyor.
Parçacık hızlandırıcıdaki bir sonraki çarpışma tespit edilmeden önce bu işlemin son derece hızlı bir şekilde gerçekleşmesi gerekir. İşleme süresinin yaklaşık 2,5 milisaniye olduğunu söylüyor.
CERN terminolojisini kullanmak için sensörler “kanallardır” ve deney başına işlemek için bu kanallardan 100.000’i vardır. CERN, Sharma’nın açıkladığı gibi, deneyler sırasında üretilen ve simülasyon modelleri oluşturulan geniş veri kümelerinin işlenmesine yardımcı olmak için örüntü tanıma ve makine öğrenimine güveniyor: “Bu, sahip olduğumuz en büyük araç. Her çarpışmanın nasıl okunacağını anlatan modeller üretmek için birçok simülasyon çalıştırdık.”
“İyi verilere bakmamız ve iyi veriler kaydetmemiz gerektiğinden emin olmalıyız”
Archana Sharma, Cern
Aslında, modeller ve simülasyonlar, CERN’in bir deney sırasında işlemeye ihtiyaç duyan 100.000 kanaldaki sensörlerden küçük elektrik sinyalleri olarak tanımlanan tetik veri veya çarpışmaların toplanmasını kolaylaştırmasını sağlar.
Tetikleyici veriler, sensörlerden enerji ölçümlerinin özetlendiği rekonstrüksiyon için kullanılır. Yeniden yapılandırma, gözlemlenen verileri kullanarak deneyin etkili bir şekilde bir simülasyonudur. Kurumsal BT’de, böyle bir kurulum dijital bir ikiz örneği olarak düşünülebilir. Ancak Shama, Cern’in simülasyonunun yakın olduğunu ancak dijital ikiz olarak tam olarak sınıflandırılamayacağını söylüyor.
“Biz tam olarak dijital bir ikiz değiliz çünkü fizik yazılımı olasılıksal. Mümkün olduğunca yakın olmaya çalışıyoruz” diyor.
İyi, kötü ve açıkça yanlış
Veri işleme dünyasında, eldeki görev, öngörücü analitiklerden biridir, çünkü tahmin teorisi kullanılarak bilim üzerine inşa edilmiştir. Sharma, “Tahminlerin omuzlarında duruyoruz – ölçüyoruz ve teorinin öngördüğüne karşı söylediklerimizi destekliyoruz” diyor Sharma.
Ya deneyden toplanan verilere dayanarak gözlemler, teoriyi destekler ya da bir şeyler yanlıştır. Sharma, yanlış bir sonucun teorinin doğru olmadığı ve ince ayar yapılması gerektiği anlamına gelebileceğini veya LHC’nin kendisinde kalibrasyon hataları olduğu anlamına gelebileceğini söylüyor.
LHC, yeni bilimi desteklemek için yükseltileceği üç yıllık bir kapanma “teknik durak” aşamasına girmek üzere. Sharma’ya göre bir iyileştirme alanı, parlaklıkta 10 kat iyileşme ve 10 kat daha fazla veri toplamasını sağlayacağını söyledi.
Cern’deki altyapı ve dedektörler üzerinde gerekli olacak çalışmalarla birlikte Shama, Cern’in bilgisayar merkezinin de işlenmesi gereken verilerdeki büyük artışa hazırlandığını söylüyor.