Квантовые компьютеры сулят огромные вычислительные возможности, они могут быть в миллиарды раз мощнее современных вычислительных машин, но на практике сейчас такие машины существуют только в виде ограниченных экспериментальных прототипов и только в нескольких лабораториях в мире.
Однако немецкие инженеры из города Юлих говорят, что намерены изучить работу квантовых компьютеров на основе существующих компьютеров.
В итоге, инженеры разработали программу симуляции для суперкомпьютеров, которая может смоделировать работу квантового компьютера будущего. В городе Юлих существует суперкомпьютерный центр, где установлен суперкомпьютер Jugene, являющийся мощнейшим в Европе. На этом суперкомпьютере ученым удалось воссоздать модель работы квантового компьютера на 42 битах. С точки зрения модели, созданный квантовый компьютер является самым масштабным из ранее существовавших.
"Основная проблема с симуляцией квантовых компьютеров мощностями традиционных компьютеров заключается в том, что вычислительные мощности квантовых компьютеров растут экспоненциально в зависимости от их размеров. С одной стороны, эта возможность - огромное преимущество для программ будущего, с другой - это огромная проблема на сегодня, так как управлять квантовыми битами крайне сложно", - говорит доктор Кристел Михильсен из суперкомпьютерного центра города Юлих.
По его словам, если в квантовом компьютере существует всего один квантовый бит, то его мощность не слишком велика, но как только там появляется два бита, то мощность сразу же удваивается, далее она возрастет в четыре раза, потом в шестнадцать и т д. Если современные компьютеры наращивают мощность линейно, то есть на 10% дополнительных транзисторов приходится около 10% прироста производительности (в лучшем случае), то квантовые компьютеры с каждым новым битом будут становиться мощнее по экспоненте.
"Для работы 42-битного суперкомпьютера нам едва хватает мощностей суперкомпьютера Jugene", - говорит он.
Суперкомпьютер Jugene состоит из почти 300 000 процессоров и позволяет делать более триллиона операций в секунду. Для работы симулятора квантового компьютера немецкие ученые использовали алгоритм Шора, а также способность Jugene проводить очень объемную факторизацию многомерных вычислительных матриц.
"Дополнительная сложность заключалась в том, что нам пришлось заставить работать идеально синхронно сотни тысяч процессоров, если бы не было создано приложение, точно синхронизирующее потоки, то получилось бы, что одни процессоры ждали бы завершения работы других", - рассказывает ученый.
Источник: cybersecurity.ru
|
