فراتر از محاسبات کلاسیک با کامپیوتر های کوانتومی جدید D-Wave
فراتر از محاسبات کلاسیک با کامپیوتر های کوانتومی جدید D-Wave
مقاله‌ای مهم و بررسی‌شده در مجله Science منتشر شده که به‌روشنی موفقیت D-Wave در دستیابی به نخستین و تنها نمایش برتری محاسبات کوانتومی در حل یک مسئله کاربردی واقعی را تأیید می‌کند. تحقیقات نشان می‌دهد کامپیوتر کوانتومی آنیلینگ D-Wave قادر است شبیه‌سازی مواد مغناطیسی را در عرض چند دقیقه انجام دهد، در حالی که حل همین مسئله با استفاده از ابرکامپیوتر کلاسیک مبتنی بر خوشه‌های GPU تقریباً یک میلیون سال زمان و بیش از مصرف سالانه برق جهان را می‌طلبد. نمونه اولیه کامپیوتر کوانتومی D-Wave Advantage2 که در این موفقیت به‌کار رفته، نشان‌دهنده توانمندی‌های فوق‌العاده این سیستم است.
پالو آلتو، کالیفرنیا – ۱۲ مارس ۲۰۲۵ – شرکت D-Wave Quantum Inc. (نماد بورس: QBTS)، پیشرو در سیستم‌ها، نرم‌افزارها و خدمات محاسبات کوانتومی و اولین تأمین‌کننده تجاری کامپیوترهای کوانتومی در جهان، امروز از یک پیشرفت علمی خبر داد که در مجله معتبر Science منتشر شده است. این گزارش تأیید می‌کند که کامپیوتر کوانتومی آنیلینگ این شرکت، در حل مسائل پیچیده شبیه‌سازی مواد مغناطیسی مرتبط با کشف مواد، از یکی از قدرتمندترین ابرکامپیوترهای کلاسیک جهان بهتر عمل کرده است. مقاله مروری جدید با عنوان «فراتر از محاسبات کلاسیک در شبیه‌سازی کوانتومی» این دستاورد را به‌عنوان نخستین و تنها نمایش برتری محاسبات کوانتومی در یک مسئله کاربردی تأیید می‌کند.
یک همکاری بین‌المللی از دانشمندان به رهبری D-Wave، شبیه‌سازی‌های دینامیک کوانتومی در اسپین گلس‌های برنامه‌پذیر — مسائلی سخت در شبیه‌سازی مواد مغناطیسی که کاربردهای شناخته‌شده‌ای در علوم و کسب‌وکار دارند — را هم روی نمونه اولیه کامپیوتر کوانتومی آنیلینگ Advantage2 شرکت D-Wave و هم روی ابرکامپیوتر Frontier در آزمایشگاه ملی Oak Ridge وزارت انرژی آمریکا انجام دادند. این مطالعه رفتار مجموعه‌ای از ساختارهای شبکه‌ای و اندازه‌های مختلف را در طول زمان‌های تکامل متنوع شبیه‌سازی کرد و خواص متعددی از مواد را به دست آورد. کامپیوتر کوانتومی D-Wave پیچیده‌ترین شبیه‌سازی را در عرض چند دقیقه و با دقتی انجام داد که حل آن با ابرکامپیوتر تقریباً یک میلیون سال زمان می‌برد. علاوه بر این، حل این مسئله با ابرکامپیوتر مبتنی بر خوشه‌های واحد پردازش گرافیکی (GPU) بیش از مصرف سالانه برق جهان را نیاز دارد.
«این روزی قابل توجه برای محاسبات کوانتومی است. نمایش برتری محاسبات کوانتومی ما در حل یک مسئله کاربردی، اولین در نوع خود در صنعت محسوب می‌شود. تمام ادعاهای دیگر درباره برتری سیستم‌های کوانتومی نسبت به کامپیوترهای کلاسیک مورد تردید قرار گرفته‌اند یا به تولید اعداد تصادفی بدون ارزش عملی مربوط بوده‌اند،» دکتر آلان باراتز، مدیرعامل شرکت D-Wave گفت. «دستاورد ما بدون شک نشان می‌دهد که کامپیوترهای کوانتومی آنیلینگ D-Wave اکنون قادر به حل مسائل کاربردی فراتر از توان قدرتمندترین ابرکامپیوترهای جهان هستند. ما خوشحالیم که مشتریان D-Wave می‌توانند همین امروز از این فناوری استفاده کنند و ارزش ملموسی از کامپیوترهای کوانتومی آنیلینگ به دست آورند.»
دستیابی به یک دستاورد بی‌سابقه در صنعت محاسبات کوانتومی
رفتار مواد توسط قوانین فیزیک کوانتومی کنترل می‌شود. درک ماهیت کوانتومی مواد مغناطیسی برای یافتن راه‌های جدید استفاده از آن‌ها در پیشرفت‌های فناوری بسیار حیاتی است، بنابراین شبیه‌سازی و کشف مواد یکی از حوزه‌های مهم تحقیقاتی برای شرکت D-Wave و جامعه علمی گسترده‌تر محسوب می‌شود. شبیه‌سازی‌های مواد مغناطیسی، مانند آنچه در این پژوهش انجام شده، از مدل‌های کامپیوتری برای مطالعه واکنش ذرات بسیار ریز که با چشم غیرمسلح قابل مشاهده نیستند نسبت به عوامل خارجی استفاده می‌کنند. مواد مغناطیسی کاربردهای گسترده‌ای در تصویربرداری پزشکی، الکترونیک، ابررساناها، شبکه‌های الکتریکی، حسگرها و موتورها دارند.
دکتر اندرو کینگ، دانشمند برجسته ارشد در D-Wave، گفت: «این پژوهش ثابت می‌کند که کامپیوترهای کوانتومی D-Wave می‌توانند مسائل دینامیک کوانتومی را با اطمینان حل کنند که می‌تواند به کشف مواد جدید منجر شود. از طریق فناوری D-Wave، ما می‌توانیم ماده کوانتومی برنامه‌پذیر را به روش‌هایی خلق و دستکاری کنیم که حتی چند سال پیش غیرممکن بود.»
کشف مواد یک کار پیچیده محاسباتی، پرمصرف از نظر انرژی و پرهزینه است. ابرکامپیوترها و مراکز محاسبات با عملکرد بالا (HPC) امروزی، که از ده‌ها هزار واحد پردازش گرافیکی (GPU) ساخته شده‌اند، همیشه توان پردازشی کافی برای انجام شبیه‌سازی‌های پیچیده مواد را به‌صورت به‌موقع و بهینه از نظر انرژی ندارند. برای دهه‌ها، دانشمندان آرزو داشتند کامپیوتر کوانتومی بسازند که قادر باشد مسائل پیچیده شبیه‌سازی مواد را فراتر از توان کامپیوترهای کلاسیک حل کند. پیشرفت‌های D-Wave در سخت‌افزار کوانتومی امکان پردازش این نوع مسائل را برای کامپیوترهای کوانتومی آنیلینگ این شرکت برای اولین بار فراهم کرده است.
دکتر محمد امین، دانشمند ارشد D-Wave گفت: «این یک نقطه عطف مهم است که از طریق بیش از ۲۵ سال تحقیق و توسعه سخت‌افزار در D-Wave، دو سال همکاری میان ۱۱ مؤسسه در سراسر جهان و بیش از ۱۰۰ هزار ساعت شبیه‌سازی با GPU و CPU روی یکی از سریع‌ترین ابرکامپیوترهای جهان و همچنین خوشه‌های محاسباتی در مؤسسات همکار به‌دست آمده است. علاوه بر تحقق رویای ریچارد فاینمن درباره شبیه‌سازی طبیعت روی کامپیوتر کوانتومی، این پژوهش می‌تواند افق‌های جدیدی برای کشف‌های علمی و توسعه کاربردهای کوانتومی باز کند.»
سیستم Advantage2 عملکرد قدرتمند و پیشرفت‌های چشمگیری را نشان داد
نتایج ارائه شده در مقاله «فراتر از محاسبات کلاسیک در شبیه‌سازی کوانتومی» توسط دستاوردهای علمی پیشین D-Wave که در مجلات Nature Physics (۲۰۲۲) و Nature (۲۰۲۳) منتشر شده بود، ممکن شد. این دستاوردها به صورت نظری و تجربی نشان دادند که آنیلینگ کوانتومی می‌تواند در مسائل بهینه‌سازی پیچیده، سرعت کوانتومی ارائه دهد. این پیشرفت‌های علمی منجر به توسعه ویژگی آنیل سریع در نمونه اولیه Advantage2 شد که نقش حیاتی در انجام محاسبات دقیق کوانتومی برای اثبات برتری محاسبات کوانتومی ایفا کرد.
دکتر ترور لانتینگ، مدیر ارشد توسعه در D-Wave، گفت: «جامعه تحقیق و توسعه گسترده محاسبات کوانتومی به صورت جمعی در حال ساختن درک بهتری از نوع محاسباتی است که در آن‌ها محاسبات کوانتومی می‌تواند از محاسبات کلاسیک پیشی بگیرد. این تلاش نیازمند آزمایش‌های مداوم و دقیق است. این کار گامی مهم در جهت افزایش وضوح این درک است، با شواهد واضحی که نشان می‌دهد کامپیوتر کوانتومی ما توانسته روش‌های کلاسیک را پشت سر بگذارد. ما معتقدیم توانایی بازتولید کامل نتایجی که به دست آوردیم، به صورت کلاسیک امکان‌پذیر نیست. ما همتایان خود در دانشگاه‌ها را تشویق می‌کنیم تا تلاش‌های خود را برای تعریف دقیق‌تر مرزهای توانایی‌های کوانتومی و کلاسیک ادامه دهند و معتقدیم این تلاش‌ها به توسعه فناوری محاسبات کوانتومی قدرتمندتر کمک خواهد کرد.»
معرفی شرکت D-Wave
دی‌ویو (D-Wave) یکی از پیشگامان توسعه و ارائه سامانه‌ها، نرم‌افزارها و خدمات رایانش کوانتومی به شمار می‌رود. این شرکت نخستین عرضه‌کننده تجاری رایانه‌های کوانتومی در جهان است و تنها شرکتی است که هر دو نوع رایانه کوانتومی، یعنی مدل آنیلینگ و مدل گیتی (Gate-model)، را تولید می‌کند.
ماموریت دی‌ویو این است که به سازمان‌ها کمک کند تا همین امروز از مزایای رایانش کوانتومی بهره‌مند شوند. رایانه‌های کوانتومی Advantage™ این شرکت با بیش از ۵۰۰۰ کیوبیت، که بزرگ‌ترین در نوع خود در جهان هستند، به‌صورت محلی یا از طریق فضای ابری با دسترسی‌پذیری و زمان آماده‌به‌کار بودن ۹۹.۹ درصد در دسترس‌اند.
بیش از ۱۰۰ سازمان در حل دشوارترین چالش‌های محاسباتی خود به فناوری دی‌ویو اعتماد کرده‌اند. تاکنون بیش از ۲۰۰ میلیون مسئله به سامانه‌های Advantage و نمونه‌های اولیه Advantage2™ این شرکت ارسال شده است. مشتریان دی‌ویو از فناوری آن برای کاربردهایی مانند بهینه‌سازی، هوش مصنوعی، تحقیقات علمی و موارد دیگر بهره می‌برند.
برای کسب اطلاعات بیشتر درباره ارزش رایانش کوانتومی در حال حاضر و نقشی که دی‌ویو در پیشرفت‌های صنعتی و اجتماعی آینده ایفا می‌کند، می‌توان به وب‌سایت رسمی شرکت به نشانی زیر مراجعه کرد:
www.dwavequantum.com
دیدگاهتان را بنویسید