«جزئیات کوانتومی» یک ستون مهمان سرمقاله است که شامل بینش ها و مصاحبه های انحصاری با محققان، توسعه دهندگان و کارشناسان کوانتومی است که به چالش ها و فرآیندهای کلیدی در این زمینه نگاه می کنند. این مقاله توسط روتی بن شلومی، مدیر عامل و یکی از بنیانگذاران LightSolver، بر پردازش لیزری به عنوان مزیت محاسبات کوانتومی تمرکز دارد. 

کسب‌وکارها دائماً به دنبال بهبود کارایی، افزایش بهره‌وری و کاهش هزینه‌ها هستند. با این حال، در بسیاری از موارد، دستیابی به این اهداف به قابلیت های بهینه سازی دقیق بستگی دارد. برای مثال تحویل آخرین مایل را در نظر بگیرید یا تیمی از تکنسین‌های خدمات را به صدها مکان اعزام کنید: برای ایجاد مسیرها و برنامه‌های بسیار کارآمد، کسب‌وکارها باید مشکلات بهینه‌سازی ترکیبی را حل کنند. چالش این نوع محاسبات این است که آنها NP-hard هستند، به این معنی که با افزایش تعداد متغیرها و محدودیت ها به صورت تصاعدی افزایش می یابند. به عنوان مثال، بیش از 10 مورد وجود دارد94 راه های تخصیص 10 شغل در میان تیمی متشکل از XNUMX تکنسین خدمات میدانی - اندازه مشکلی که بیش از توانایی های رایانه های فعلی است..

در حالی که به نظر می رسد ابر رایانه های کلاسیک به حد محاسباتی خود رسیده اند، رایانه های کوانتومی هنوز مقیاس پذیر یا کاربردی برای حل مسائل پیچیده دنیای واقعی نیستند. آنچه ما نیاز داریم روش بهتری برای حل چنین مشکلاتی است اکنون - و نه فقط چالش‌های لجستیک، بلکه مشکلاتی که از بهینه‌سازی پورتفولیوی مالی و بهبود مدل‌سازی ریسک گرفته تا کشف دارو و علم مواد افزایش یافته است.

خوشبختانه امروزه فناوری جدیدی با الهام از کوانتومی موجود است که از قدرت لیزرها برای محاسبه سریعتر از قوی ترین کامپیوترهای کلاسیک و کوانتومی استفاده می کند. این الگوی محاسباتی جدید عاری از اجزای الکترونیکی است، نوید عبور از محدودیت های محاسبات با کارایی بالا (HPC) کلاسیک را می دهد و راه حل عملی تری نسبت به محاسبات کوانتومی برای حل مسائل بهینه سازی پیچیده ارائه می دهد.

فراتر از محدودیت های HPC و کوانتومی

رایانه‌های کلاسیک با استفاده از تکنیک‌های تقریب، مشکلات بهینه‌سازی را حل می‌کنند، که منجر به راه‌حل‌هایی با کیفیت به خطر افتاده و زمان‌های پردازش می‌شود که به‌طور تصاعدی با اندازه مشکل افزایش می‌یابد و به سرعت از محدودیت‌های بالای HPC‌های امروزی فراتر می‌رود. حتی قدرتمندترین ابرکامپیوترهایی که عملکردی بیش از صد کوادریلیون FLOPS دارند، ممکن است به دیوار برخورد کنند. و همچنین به مقادیر ناپایدار نیرو و خنک کننده نیاز دارند. در نتیجه، بسیاری از کسب و کارها نمی توانند از فراوانی داده هایی که امروزه در دسترس است استفاده کنند و واقعاً کسب و کار خود را ارتقا دهند. 

کامپیوترهای کوانتومی نویدبخش هستند اما هنوز مقرون به صرفه یا مقیاس پذیر نیستند. آنها همچنین دارای چالش های مهندسی غیر پیش پا افتاده هستند، مانند نیاز به محیط های خلاء فوق العاده بالا، اجزای تخصصی، و سیستم های تثبیت پیچیده شامل شرایط فوق العاده سرد. علی‌رغم تلاش‌هایی که برای رفع این الزامات سخت انجام می‌شود، رایانه‌های کوانتومی مستعد خطا و کاهش مربوطه در قابلیت اطمینان و دقت هستند.

برخی از آنیل‌کننده‌های کوانتومی اکنون در فضای ابری در دسترس هستند، اما بیشتر آن‌ها به دلیل اتصال محدود با چالش‌های عملکردی و مقیاس‌پذیری مواجه هستند، که مانع از توانایی آن‌ها برای مقابله مؤثر با مشکلات پیچیده دنیای واقعی می‌شود.

یک راه حل روشن از طریق لیزر

پردازش لیزری یک الگوی محاسباتی جدید است که از لیزرهای جفت شده برای کارهای محاسباتی استفاده می کند. این دستگاه نیازی به اجزای الکترونیکی ندارد و مزایای زیادی نسبت به روش‌های محاسباتی معمولی دارد، مانند سرعت پردازش سریع‌تر، دقت بالا، مصرف انرژی کم، مقیاس‌پذیری و عملکرد در شرایط محیطی. 

چگونه کار می کند؟

لیزرها می توانند مسائل ریاضی را حل کنند که می توانند به صورت یک بهینه سازی باینری بدون محدودیت درجه دوم (QUBO) یا مدل Ising بیان شوند. محاسبات لیزری با رمزگذاری محدودیت های مسئله در فازهای نسبی لیزرها کار می کند. حالات فاز سپس با پراش نور از و بین هر لیزر به روشی قابل کنترل، که توسط یک آرایه لیزری محکم جفت شده تسهیل می‌شود، برهمکنش می‌کنند. این طراحی اتصال کامل بین تمام لیزرها را تضمین می‌کند و تعاملات چرخشی دوتایی همه به همه را در دستگاهی به اندازه دسکتاپ امکان‌پذیر می‌سازد. 

با توجه به ماهیت موجی لیزرها و یک فرآیند نقشه برداری تخصصی، پرتوهای لیزر به طور یکپارچه به سمت حالت حداقل تلفات انرژی که مربوط به راه حل مشکل است و می تواند توسط دوربین خوانده شود، همگرا می شوند. بهتر از همه، لیزرها مانند رایانه‌های کوانتومی می‌توانند راه‌حل‌های مختلف را به صورت موازی محاسبه کنند، بنابراین نتایج را با سرعت نور، بسیار سریع‌تر از سایر تکنیک‌ها محاسبه می‌کنند.

برخلاف سیستم‌های کوانتومی، یک ابر رایانه مبتنی بر لیزر به شرایط محیطی حساس نیست و نیازی به کار در خلاء فوق‌العاده بالا ندارد. همچنین مقیاس پذیری قابل توجهی را بدون نیاز به افزایش اندازه دستگاه نشان می دهد. اندازه فشرده راه حل های پردازش لیزر، که با اجزای تجاری به راحتی در دسترس ساخته شده اند، دسترسی به آنها را نیز تسهیل می کند. همه این مزایا راه را برای پذیرش گسترده‌تر هموار می‌کنند، نه فقط برای کاربردهای اولیه، بلکه موارد استفاده از اینترنت اشیا مانند وسایل نقلیه خودران، و همچنین استقرار میدانی در سکوهای نفتی و سایر مکان‌های دورافتاده. 

نگاهی به آینده در پردازش لیزری

در معیارهای اخیر، پردازش لیزری توانایی خود را در حل مسائل NP-hard نشان داده است. این یک دستاورد بزرگ است که نشان می دهد پردازش لیزری پتانسیل محاسباتی عظیمی دارد. همانطور که به توسعه و تکامل ادامه می دهد، می تواند انقلابی در زمینه محاسبات ایجاد کند و مشکلاتی را که زمانی غیرقابل حل تصور می شد حل کند. 

شرکت‌های بزرگ فناوری مانند آی‌بی‌ام، مایکروسافت و گوگل به‌سرعت در حال رقابت برای ساخت رایانه‌های کوانتومی قابل اعتماد هستند، اما این پارادایم جدید با استفاده از فناوری لیزری موجود و اثبات‌شده امروز مشکلات دنیای واقعی را حل می‌کند. این می تواند به شرکت ها در حفظ منابع، افزایش درآمد و کاهش مصرف انرژی کمک کند، قابلیت هایی که در شرایط اقتصادی چالش برانگیز کنونی به شدت مورد نیاز هستند. پردازش لیزری در حال تبدیل شدن به بخشی جدایی ناپذیر از چشم انداز ابر محاسباتی است و موقعیت خوبی برای پیشی گرفتن از محاسبات HPC و کوانتومی در سال های آینده دارد.

روتی بن شلومی، دکترا، فیزیکدان و مدیر عامل LightSolver است که پس از اختراع اولین LPU در سال 2020 با دکتر Chene Tradonsky آن را بنیانگذاری کرد. مقدم بر LightSolverروتی دکترای خود را در فیزیک کوانتومی و اتمی/مولکولی در سال 2019 از موسسه علوم وایزمن در اسرائیل دریافت کرد. در سال 2011، او پس از طراحی و ساخت یک سیستم اتم های فوق سرد از ابتدا، مدرک کارشناسی ارشد خود را در فیزیک از دانشگاه بن گوریون نقب دریافت کرد. بین درجات، روتی به عنوان مهندس فرآیند برای اینتل خدمت کرد. 

دسته بندی ها:
مقاله مهمان, فوتونیک, محاسبات کوانتومی, تحقیق

برچسب ها:
لیزر, LightSolver, روتی بن شلومی

• محتوای مبتنی بر SEO و توزیع روابط عمومی. امروز تقویت شوید.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. به خودت قدرت بده دسترسی به اینجا.
• PlatoAiStream. هوش وب 3 دانش تقویت شده دسترسی به اینجا.
• PlatoESG. کربن ، CleanTech، انرژی، محیط، خورشیدی، مدیریت پسماند دسترسی به اینجا.
• PlatoHealth. هوش بیوتکنولوژی و آزمایشات بالینی. دسترسی به اینجا.
• منبع: https://www.insidequantumtechnology.com/news-archive/quantum-particulars-guest-column-beyond-hpc-ahead-of-quantum-laser-processing-emerges-as-the-breakthrough-solution-for-complex-optimization-challenges/