Một nhóm chuyên gia từ IBM và Viện RIKEN (Nhật Bản) đã đạt được một cột mốc quan trọng Trong quá trình phát triển siêu máy tính lượng tử (QCSC), các nhà nghiên cứu đã lần đầu tiên thành công trong việc tạo ra một hệ thống tính toán khép kín, trong đó một máy tính lượng tử và một siêu máy tính đặt cạnh nhau liên tục trao đổi dữ liệu tính toán trung gian, hướng tới một kết quả chung.
Cho đến nay, máy tính lượng tử hiếm khi được sử dụng cho các phép tính thực tế. Hơn nữa, khi được ghép nối với siêu máy tính, chúng hoạt động theo chu kỳ, gửi dữ liệu trung gian cho nhau một cách tăng dần trong thời gian dài. Điều này dẫn đến thời gian ngừng hoạt động cho mỗi nền tảng trong khi chúng chờ nền tảng kia hoàn thành chu kỳ tính toán của mình. Với chi phí khổng lồ cho thời gian hoạt động của các hệ thống như vậy, đây là một sự xa xỉ không thể chấp nhận được. Nhóm nghiên cứu của IBM và RIKEN lần đầu tiên đã thành công trong việc đảm bảo hoạt động liền mạch của các nền tảng điện toán hoàn toàn khác biệt, đảm bảo trao đổi dữ liệu liên tục trong mỗi chu kỳ tính toán.
Các nhà nghiên cứu từ Mỹ và các đồng nghiệp Nhật Bản đã tạo ra một hệ thống siêu máy tính lai. Fugaku (bao gồm 158.976 nút—gần 7,3 triệu lõi ARM) và máy tính lượng tử IBM Quantum System Two được trang bị bộ xử lý Heron (133 qubit). Đây là lần đầu tiên một hệ thống điện toán hiệu năng cao cổ điển và một máy tính lượng tử được kết nối chặt chẽ ở quy mô lớn như vậy.
Thí nghiệm này liên quan đến việc tính toán cấu trúc điện tử của hai phân tử phức tạp được cấu tạo từ các nguyên tử sắt và lưu huỳnh – những phân tử quan trọng trong sinh hóa và xúc tác. Việc biết được sự phân bố lớp electron giúp hiểu rõ hơn về hành vi của các phân tử trong bất kỳ môi trường nào. Các phép tính sử dụng phương pháp gọi là "chẩn đoán lượng tử dựa trên mẫu" (SQD), trong đó bộ xử lý lượng tử tạo ra các mẫu từ không gian trạng thái của phân tử, trong khi Fugaku xử lý lượng dữ liệu khổng lồ bằng các phép tính cổ điển và điều chỉnh kết quả trong một vòng lặp lặp đi lặp lại.
Điều này đã giúp thực hiện được mô phỏng hóa học lượng tử lớn nhất và chính xác nhất cho đến nay — độ chính xác cao hơn cả các phương pháp cổ điển chính xác (điều này tình cờ là không thể đạt được đối với các hệ thống như vậy), và tương đương với các phương pháp cổ điển gần đúng tốt nhất.
Thành tựu này có thể được coi là sự hiện thực hóa thực tiễn đầu tiên của khái niệm siêu máy tính với hệ thống lượng tử. Quy trình làm việc khép kín được phát triển đảm bảo phản hồi nhanh chóng giữa các phần lượng tử và cổ điển của hệ thống, điều này rất quan trọng để sử dụng hiệu quả cả hai loại tài nguyên.
Các đại diện từ RIKEN và IBM nhận định rằng sự tổng hợp này mở đường cho việc tích hợp các bộ tăng tốc (bao gồm cả GPU) vào hệ thống máy tính và đưa đến gần hơn việc đạt được ưu thế lượng tử thực sự trong các phép tính hóa học và vật lý có giá trị thực tiễn. Thành tựu này có ý nghĩa rất quan trọng đối với tương lai của điện toán lai. Nó đặt nền tảng cho việc mở rộng quy mô các nền tảng như vậy, bao gồm cả môi trường lai dựa trên đám mây, và thúc đẩy nghiên cứu trong khoa học vật liệu, dược phẩm và năng lượng, nơi việc mô hình hóa chính xác các tương tác phân tử đóng vai trò then chốt.
Nguồn:
Nguồn: 3dnews.ru
