Bir kuantum bilgisayarı ve bir süper bilgisayar ve bir süper bilgisayar, birkaç molekülün davranışını modelledi, kimya ve farmasötik araştırmalarda yararlı uygulamaların yolunu açtı
Sergilenen bir IBM kuantum bilgisayarının parçaları
Birlikte çalışan bir kuantum bilgisayar ve geleneksel süper bilgisayar, kimyasalları anlamak için paha biçilmez bir araç haline gelebilir. IBM ve Japon Bilim Enstitüsü Riken arasındaki bir işbirliği şimdi oraya ulaşmak için bir yol oluşturdu.
Bir molekülün bir reaksiyon içinde ne yapacağını tahmin etmek – örneğin, tıbbi bir tedavinin veya endüstriyel bir katalizörün bir parçası olarak – genellikle elektronların kuantum durumlarını anlamaya bağlıdır. Kuantum bilgisayarlar bu durumları hesaplama sürecini hızlandırabilir, ancak mevcut formlarında hala hatalara eğilimlidirler. Geleneksel süper bilgisayarlar bu hataları bir sorun haline gelmeden yakalayabilir.
Ortak bir açıklamada Yeni bilim adamıRiken’deki Seiji Yunoki ve Mitsuhisa Sato, kuantum bilgisayarların geleneksel bilgisayarları yeni yeteneklere itebileceğini söyledi. Şimdi onlar ve meslektaşları, Moleküler Azotu modellemek için IBM’nin Heron Quantum Bilgisayarını ve Riken’in Fugaku süper bilgisayarını ve demir ve kükürtten yapılmış iki farklı molekülü modellemek için kullandılar.
Araştırmacılar 77 kuantum bit veya kubit kullandılar ve moleküllerin kuantum durumlarının makineler arasında hesaplanmasını bölmek için SQD adlı bir algoritma kullandılar. Kuantum bilgisayarı hesaplamalar yaparken, süper bilgisayar hataları kontrol edip düzeltti. Örneğin, Heron eldeki molekülde bulunandan daha fazla elektron tanımlayan matematiksel bir fonksiyon üretirse, Fugaku çözeltinin bu kısmını atar ve balıkçılları güncelleyecek ve tekrarlayacaktır.
Bu hibrit yöntem, bir süper bilgisayarın tek başına yapabileceğinin en iyi senaryosunu henüz aşmıyor, ancak deneyle ilgilenmeyen IBM’deki Jay Gambetta, bazı standart yaklaşımlarla rekabet ediyor. “(Şimdi) sadece hesaplama araçlarını karşılaştırmakla ilgili.”
Ohio’daki Cleveland Clinic’teki Kenneth Merz, yakın vadede, bu müdahale hataya eğilimli kuantum bilgisayarların kimya yapması için “gizli sos” diyor. Klasik bir bilgisayara sarılmış farklı bir IBM kuantum bilgisayarı kullanarak ekibi, SQD algoritmasının bir varyasyonu, çözeltilerdeki molekülleri modelleyebilen, bu da kimyasal deneylerin önceki modellerden daha gerçekçi bir gösterimi olan bir varyasyon geliştirdi.
Merz’in görüşüne göre, SQD’nin daha fazla optimizasyonları, kuantum ve geleneksel bilgi işlem kombinasyonunun önümüzdeki yıl içinde sadece ikincisine göre somut avantajlar kazanmasına yardımcı olabilir.
“Kuantum ve süper bilgisayar kombinasyonu sadece değerli değil – kaçınılmaz” diyor Sam Stanwyck NVIDIA bilgi işlem firmasında. Kuantum hesaplamanın gerçekçi bir şekilde kullanılması, kuantum işlemcilerin bir süper bilgisayar merkezinde güçlü klasik işlemcilerle entegre edildiğidir. NVIDIA zaten bu tür hibrit yaklaşımları desteklemeyi amaçlayan bir yazılım platformu geliştirdi.
Microsoft’taki Aseem Datar, firmasının, kimya ve malzeme bilimini hızlandırmak ve dönüştürmek için kuantum bilgi işlem, süper bilgisayar ve yapay zekanın kombinasyonunda muazzam potansiyele ”sahip olduğunu söylüyor.
Ancak kuantum bilgi işlem endüstrisi paydaşları bu fikri savunurken, birçok zorluk devam ediyor. İsviçre’deki Eth Zürih’teki Markus Reiher, Riken deneyinden elde edilen sonuçların cesaret verici olduğunu, ancak bu yaklaşımın kuantum kimyası hesaplamalarını yapmanın tercih edilen yolu olup olmayacağı henüz belli değil. Bir kere, kuantum-süpercomputer çiftinin son cevabının doğruluğu belirsizliğini koruyor. Bir diğeri için, bu tür hesaplamaları gerçekleştirmek için zaten köklü geleneksel yöntemler var-ve çok iyi çalışıyorlar.
Bir kuantum bilgisayarı hesaplama işlemine dahil etme vaadi, daha büyük molekülleri modellemeye veya daha hızlı çalışmaya yardımcı olabilmesidir. Ancak Reiher, yeni yaklaşımı ölçeklendirmenin zor olabileceğini söylüyor.
Gambetta, IBM’in Heron Quantum bilgisayarının yeni bir versiyonunun Haziran ayında Riken’de kurulduğunu ve geçmiş modellerden daha az hata yaptığını söylüyor. Yakın gelecekte daha da büyük donanım iyileştirmeleri bekliyor.
Araştırmacılar ayrıca SQD algoritmasını değiştiriyor ve Heron ve Fugaku’nun süreci daha verimli hale getirmek için paralel çalışma şeklini optimize ediyorlar. Merz, durumun geleneksel süper bilgisayarların 1980’lerde bulunduğu yere benzer olduğunu söylüyor: Açık sorun sıkıntısı yok, ancak yeni teknolojiyi dahil etmek büyük getiriler sağlayabilir.
