המכון של סין לפיזיקה אנרגיה גבוהה (IHEP) בבייג'ין הוא חלוץ בגישות חדשניות בתחום מחשוב קוונטי ולמידת מכונות קוונטיות כדי לפתוח מסלולי מחקר חדשים במסגרת תוכנית הפיזיקה של החלקיקים שלו, כמו הידקי אוקאווה, ויידונג לי ו ג'ון קאו להסביר
המכון לפיזיקת אנרגיה גבוהה (IHEP), חלק מהאקדמיה הסינית למדעים, הוא המעבדה המדעית הבסיסית הגדולה ביותר בסין. הוא מארח תוכנית מחקר רב-תחומית המשתרעת על פיזיקת חלקיקים יסודיים, אסטרופיזיקה וכן תכנון, תכנון ובנייה של פרויקטים של מאיצים בקנה מידה גדול - כולל מקור הנויטרונים הסיני של סין, שהושק ב-2018, ומקור הפוטון האנרגיה הגבוה, שעתיד להגיע. מקוון בשנת 2025.
בעוד שההשקעה בתשתית הניסויית של IHEP עלתה בצורה דרמטית במהלך 20 השנים האחרונות, הפיתוח והיישום של טכנולוגיות למידת מכונות קוונטיות ומחשוב קוונטי צפויים כעת להניב תוצאות מרחיקות לכת דומות במסגרת תוכנית המחקר של IHEP.
מדע גדול, פתרונות קוונטיים
פיזיקה באנרגיה גבוהה היא המקום שבו "מדע גדול" פוגש "ביג דאטה". גילוי חלקיקים חדשים וחקירה בחוקי הטבע הבסיסיים הם מאמצים שמייצרים כמויות מדהימות של נתונים. מאיץ ההדרונים הגדול (LHC) ב-CERN מייצר פטה-בייט (1015 בתים) של נתונים במהלך ריצות הניסוי שלו - את כולם יש לעבד ולנתח בעזרת מחשוב רשת, תשתית מבוזרת שמרשתת משאבי מחשוב ברחבי העולם.
בדרך זו, רשת המחשוב העולמית של LHC מעניקה לקהילה של אלפי פיזיקאים גישה כמעט בזמן אמת לנתוני LHC. רשת המחשוב המתוחכמת הזו הייתה בסיסית לגילוי הבוזון של היגס ב-CERN בשנת 2012, כמו גם אינספור התקדמות נוספת לחקירה נוספת של המודל הסטנדרטי של פיזיקת החלקיקים.
עם זאת, מתקרבת נקודת פיתול נוספת בכל הנוגע לאחסון, ניתוח וכרייה של נתונים גדולים בפיזיקה עתירת אנרגיה. מאיץ ההדרון הגדול בעלות בהירות גבוהה (HL-LHC), אשר צפוי להיכנס לפעולה בשנת 2029, ייצור "מחנק מחשוב" כעוצמת הבהירות המשולבת של המכונה, פרופורציונלית למספר התנגשויות החלקיקים המתרחשות בפרק זמן נתון , יגדל בפקטור של 10 לעומת ערך התכנון של ה-LHC - וכך גם זרמי הנתונים שנוצרו על ידי ניסויי HL-LHC.
CERN QTI: רתימת מדע גדול כדי להאיץ חדשנות קוונטית
בטווח הקרוב, יידרש "קו בסיס מחשוב" במראה חדש כדי להתמודד עם דרישות הנתונים הגואות של ה-HL-LHC - קו בסיס שידרוש ניצול בקנה מידה רחב של יחידות עיבוד גרפיות לצורך הדמיה מקבילה מסיבית, הקלטת נתונים ועיבוד מחדש. , כמו גם יישומים קלאסיים של למידת מכונה. CERN, מצדה, גם הקימה מפת דרכים לטווח בינוני וארוך המפגישה את קהילות הפיזיקה והטכנולוגיה הקוונטית עתירת האנרגיה באמצעות יוזמת הטכנולוגיה הקוונטית של CERN (QTI) - הכרה בכך שקפיצה נוספת בביצועי המחשוב באה לידי ביטוי עם יישום של טכנולוגיות מחשוב קוונטי ורשתות קוונטיות.
חזרה ליסודות הקוונטים
מחשבים קוונטיים, כפי שהשם מרמז, מנצלים את העקרונות הבסיסיים של מכניקת הקוונטים. בדומה למחשבים קלאסיים, המסתמכים על הסיביות הבינאריות שלוקחות את הערך של 0 או 1, מחשבים קוונטיים מנצלים ביטים בינאריים קוונטיים, אך כסופרפוזיציה של מצבי 0 ו-1. סופרפוזיציה זו, יחד עם הסתבכות קוונטית (מתאמים בין סיביות קוונטיות), מאפשרת באופן עקרוני למחשבים קוונטיים לבצע כמה סוגים של חישוב מהר יותר באופן משמעותי ממכונות קלאסיות - למשל, הדמיות קוונטיות המיושמות בתחומים שונים של כימיה קוונטית וקינטיקה של תגובה מולקולרית.
בעוד שההזדמנויות למדע ולכלכלה הרחבה יותר נראות משכנעות, אחת מכאבי הראש ההנדסיים הגדולים הקשורים למחשבים קוונטיים בשלבים מוקדמים היא הפגיעות שלהם לרעש סביבתי. קוויביטים מופרעים בקלות רבה מדי, למשל, על ידי האינטראקציות שלהם עם השדה המגנטי של כדור הארץ או שדות אלקטרומגנטיים תועים מטלפונים ניידים ורשתות WiFi. גם אינטראקציות עם קרניים קוסמיות יכולות להיות בעייתיות, וכך גם הפרעות בין קיוביטים שכנים.
הפתרון האידיאלי - אסטרטגיה הנקראת תיקון שגיאות - כרוך באחסון אותו מידע על פני קיוביטים מרובים, כך ששגיאות יתגלו ויתוקנו כאשר אחד או יותר מהקיוביטים מושפעים מרעש. הבעיה עם מחשבים קוונטיים כביכול סובלני תקלות אלה היא הדרישה שלהם למספר רב של קיוביטים (באזור של מיליונים) - דבר שאי אפשר ליישם בארכיטקטורות קוונטיות בקנה מידה קטן מהדור הנוכחי.
במקום זאת, המעצבים של מחשבי ה-Noisy Intermediate-Scale Quantum (NISQ) של ימינו יכולים לקבל את אפקטי הרעש כפי שהם או לשחזר חלקית את השגיאות באופן אלגוריתמי – כלומר מבלי להגדיל את מספר הקיוביטים – בתהליך המכונה הפחתת שגיאות. ידועים מספר אלגוריתמים כמקנים עמידות בפני רעש במחשבים קוונטיים בקנה מידה קטן, כך ש"יתרון קוונטי" עשוי להיות נצפה ביישומי פיזיקה ספציפיים בעלי אנרגיה גבוהה למרות המגבלות המובנות של מחשבים קוונטיים מהדור הנוכחי.
קו חקירה אחד כזה ב-IHEP מתמקד בסימולציה קוונטית, תוך יישום רעיונות שהועלו במקור על ידי ריצ'רד פיינמן סביב השימוש במכשירים קוונטיים כדי לדמות את התפתחות הזמן של מערכות קוונטיות - למשל, בכרומודינמיקה קוונטית סריג (QCD). לצורך הקשר, המודל הסטנדרטי מתאר את כל האינטראקציות הבסיסיות בין החלקיקים היסודיים מלבד כוח הכבידה - כלומר חיבור הכוחות האלקטרומגנטיים, החלשים והחזקים. בדרך זו, המודל מורכב משתי קבוצות של מה שנקרא תיאוריות שדות מד קוונטי: מודל Glashow–Weinberg–Salam (המספק תיאור אחיד של הכוחות האלקטרומגנטיים והחלשים) ו-QCD (עבור הכוחות החזקים).
בדרך כלל, לא ניתן לפתור את תיאוריות השדות של מד קוונטי בצורה אנליטית, כאשר רוב התחזיות לניסויים נגזרות משיטות קירוב של שיפור מתמיד (הידוע גם בשם הפרעה). נכון לעכשיו, מדעני צוות IHEP עובדים על הדמיה ישירה של שדות מד עם מעגלים קוונטיים בתנאים פשוטים (לדוגמה, בממדים מופחתים של מרחב-זמן או על ידי שימוש בקבוצות סופיות או שיטות אלגבריות אחרות). גישות כאלה תואמות את האיטרציות הנוכחיות של מחשבי NISQ ומייצגות עבודה בסיסית ליישום שלם יותר של QCD סריג בעתיד הקרוב.
הסימולטור הקוונטי של QuIHEP
כהרחבה של תוכנית המחקר והפיתוח הקוונטי השאפתני שלה, IHEP הקימה את QuIHEP, פלטפורמת סימולטור מחשוב קוונטי המאפשרת למדענים ולסטודנטים לפתח ולייעל אלגוריתמים קוונטיים למחקרי מחקר בפיזיקה עתירת אנרגיה.
לשם הבהירות, סימולטורים קוונטיים הם מסגרות מחשוב קלאסיות שמנסות לחקות או "לדמות" התנהגותם של מחשבים קוונטיים. סימולציה קוונטית, לעומת זאת, משתמשת בחומרת מחשוב קוונטי בפועל כדי לדמות את התפתחות הזמן של מערכת קוונטית - למשל לימודי QCD סריג ב-IHEP (ראה טקסט ראשי).
ככזה, QuIHEP מציעה סביבת פיתוח ידידותית ואינטראקטיבית המנצלת אשכולות מחשוב קיימים בעלי ביצועים גבוהים כדי לדמות עד כ-40 קיוביטים. הפלטפורמה מספקת ממשק מלחין לחינוך והיכרות (הדגימה, למשל, כיצד מעגלים קוונטיים בנויים ויזואלית). סביבת הפיתוח מבוססת על תוכנת קוד פתוח של Jupyter ומשולבת עם מערכת אימות משתמש IHEP.
בטווח הקרוב, QuIHEP יתחבר למשאבי מחשוב קוונטי מבוזרים ברחבי סין כדי להקים תשתית מחקר מותאמת. המטרה: לתמוך בשיתוף פעולה בין התעשייה לאקדמיה ובחינוך והכשרה במדעי הקוונטים והנדסה.
למידת מכונה: הדרך הקוונטית
נושא נוסף למחקר קוונטי ב-IHEP כולל למידת מכונה קוונטית, אותה ניתן לקבץ לארבע גישות שונות: CC, CQ, QC, QQ (עם C - קלאסי; Q - קוונטי). בכל מקרה, האות הראשונה מתאימה לסוג הנתונים והאחרונה לסוג המחשב המריץ את האלגוריתם. ערכת ה-CC, למשל, משתמשת במלואה בנתונים קלאסיים ובמחשבים קלאסיים, אם כי מפעילה אלגוריתמים בהשראת קוונטים.
עם זאת, מקרה השימוש המבטיח ביותר שנמצא ב-IHEP כולל את קטגוריית ה-CQ של למידת מכונה, שבה סוג הנתונים הקלאסי ממופה ומאומן במחשבים קוונטיים. המוטיבציה כאן היא שעל ידי ניצול היסודות של מכניקת הקוונטים - מרחב הילברט הגדול, סופרפוזיציה והסתבכות - מחשבים קוונטיים יוכלו ללמוד בצורה יעילה יותר ממערכי נתונים בקנה מידה גדול כדי לייעל את המתודולוגיות של למידת מכונה כתוצאה מכך.
כדי להבין את הפוטנציאל ליתרון קוונטי, מדעני IHEP עובדים כעת על "לגלות מחדש" את החלקיק האקזוטי Zc(3900) באמצעות למידת מכונה קוונטית. מבחינת הסיפור האחורי: זc(3900) הוא חלקיק תת-אטומי אקזוטי המורכב מקווארקים (אבני הבניין של פרוטונים וניוטרונים) ומאמינים שהוא מצב הטטראקווארק הראשון שנצפה בניסוי - תצפית שתוך כדי כך העמיקה את ההבנה שלנו לגבי QCD. החלקיק התגלה בשנת 2013 על ידי גלאי הספקטרומטר של בייג'ינג (BESIII) במאיץ האלקטרון-פוזיטרון בבייג'ינג (BEPCII), עם תצפית עצמאית על ידי ניסוי בל במעבדת פיסיקת החלקיקים KEK ביפן.
חידושי המבחן של QUANT-NET: דמיון מחדש של הרשת הקוונטית
כחלק ממחקר מו"פ זה, צוות בראשות Jiaheng Zou מ-IHEP, הכולל עמיתים מאוניברסיטת שאנדונג ומאוניברסיטת ג'ינאן, פרס את מה שנקרא Quantum Support Vector Machine (גרסה קוונטית של אלגוריתם קלאסי) עבור ההדרכה לאורך כל הדרך. עם אותות מדומים של Zc(3900) ואירועים שנבחרו באקראי מתוך נתוני BESIII האמיתיים כרקע.
באמצעות גישת למידת מכונות קוונטיות, הביצועים תחרותיים לעומת מערכות למידת מכונות קלאסיות - אם כי, באופן מכריע, עם מערך אימון קטן יותר ופחות תכונות נתונים. חקירות נמשכות כדי להדגים רגישות מוגברת לאותות עם מחשוב קוונטי, עבודה שיכולה בסופו של דבר להצביע על הדרך לגילוי של חלקיקים אקזוטיים חדשים בניסויים עתידיים.
- הפצת תוכן ויחסי ציבור מופעל על ידי SEO. קבל הגברה היום.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. העצים את עצמך. גישה כאן.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. הידע מוגבר. גישה כאן.
- PlatoESG. פחמן, קלינטק, אנרגיה, סביבה, שמש, ניהול פסולת. גישה כאן.
- PlatoHealth. מודיעין ביוטכנולוגיה וניסויים קליניים. גישה כאן.
- מקור: https://physicsworld.com/a/ihep-seeks-quantum-opportunities-to-fast-track-fundamental-science/
- :יש ל
- :הוא
- :איפה
- $ למעלה
- 1
- 10
- 120
- 20
- שנים 20
- 2012
- 2013
- 2018
- 2025
- 40
- 7
- a
- יכול
- אודות
- מֵעַל
- אֲקָדֶמִיָה
- להאיץ
- מאיץ
- מאיצים
- לְקַבֵּל
- גישה
- לרוחב
- ממשי
- התקדמות
- יתרון
- נגד
- אַלגוֹרִיתְם
- באופן אלגוריתמי
- אלגוריתמים
- תעשיות
- לאורך
- גם
- שאפתן
- בין
- כמות
- an
- אנליזה
- ו
- אחר
- צפוי
- בנפרד
- לְהוֹפִיעַ
- בקשה
- יישומים
- יישומית
- מריחה
- גישה
- גישות
- ארכיטקטורות
- ARE
- אזורים
- סביב
- AS
- המשויך
- At
- אימות
- רקע
- מבוסס
- Baseline
- בסיסי
- BE
- התנהגות
- בייג'ינג
- להיות
- תאמינו
- האמין
- בֵּין
- גָדוֹל
- נתונים גדולים
- ביטים
- אבני
- בוזון
- מביא
- בִּניָן
- אבל
- by
- חישוב
- נקרא
- CAN
- לא יכול
- מקרה
- קטגוריה
- כימיה
- סין
- סינית
- בהירות
- קליק
- אשכול
- שיתוף פעולה
- עמיתים
- משולב
- איך
- מגיע
- מגיע
- הקהילות
- קהילה
- קומפקטי
- תואם
- משכנע
- תחרותי
- להשלים
- מלחין
- כולל
- המחשב
- מחשבים
- מחשוב
- תנאים
- בנוי
- בניה
- הקשר
- תוקן
- קורלציות
- מתכתב
- קרניים קוסמיות
- יכול
- יחד
- לִיצוֹר
- באופן מכריע
- נוֹכְחִי
- כיום
- נתונים
- מערכי נתונים
- דרישות
- להפגין
- הפגנה
- פרס
- נגזר
- מתאר
- תיאור
- עיצוב
- מעצבים
- למרות
- זוהה
- לפתח
- צעצועי התפתחות
- התקנים
- ממדים
- ישירות
- גילה
- מגלה
- תגלית
- מובהק
- מופץ
- באופן דרמטי
- ראוי
- בְּמַהֲלָך
- e
- כל אחד
- בשלב מוקדם
- כלכלה
- חינוך
- יעילות
- תופעות
- או
- מאפשר
- מאמצים
- אנרגיה
- הנדסה
- משופר
- הסתבכות
- זן
- סביבה
- סביבתי
- שגיאה
- שגיאות
- להקים
- נוסד
- להעריך
- אירועים
- אבולוציה
- דוגמה
- קיימים
- אקזוטי
- לְנַסוֹת
- ניסיוני
- ניסויים
- לנצל
- ניצול
- מנצל
- מעללים
- הארכה
- גורם
- מרחיק לכת
- מהר יותר
- תכונות
- פחות
- שדה
- שדות
- ראשון
- מתמקד
- בעד
- להכריח
- כוחות
- קדימה
- היסוד
- ארבע
- מסגרות
- החל מ-
- לגמרי
- יסודי
- יסודות
- נוסף
- עתיד
- מד
- מטרה כללית
- בדרך כלל
- נוצר
- מייצר
- נתן
- נותן
- מטרה
- גרפיקה
- כבידה
- רֶשֶׁת
- קבוצה
- יד
- חומרה
- רתימה
- כאבי ראש
- לעזור
- כאן
- גָבוֹהַ
- ביצועים גבוהים
- מארחים
- איך
- אולם
- HTTPS
- huang
- i
- אידאל
- רעיונות
- תמונה
- מושפעים
- ליישם
- הפעלה
- בלתי אפשרי
- in
- כולל
- להגדיל
- גדל
- מדהים
- עצמאי
- נטיה
- נקודת הטייה
- מידע
- תשתית
- הטמון
- יוזמה
- חידושים
- חדשני
- מכון
- משולב
- יחסי גומלין
- אינטראקטיבי
- מִמְשָׁק
- התערבות
- אל תוך
- מבוא
- לחקור
- חקירות
- השקעה
- כרוך
- סוגיה
- IT
- איטרציות
- שֶׁלָה
- יפן של
- jpg
- ידוע
- מעבדה
- ציון דרך
- גָדוֹל
- בקנה מידה גדול
- הגדול ביותר
- הושק
- חוקים
- Leap
- לִלמוֹד
- למידה
- הוביל
- עזבו
- מכתב
- כמו
- מגבלות
- קו
- קשר
- לטווח ארוך
- מתקרב
- מכונה
- למידת מכונה
- מכונה
- עשוי
- שדה מגנטי
- ראשי
- באופן מאסיבי
- max-width
- מאי..
- מכניקה
- פוגשת
- מתודולוגיות
- שיטות
- מיליונים
- כרייה
- הֲקָלָה
- סלולרי
- טלפונים ניידים
- מודל
- מולקולרי
- יותר
- רוב
- מוטיבציה
- רב תחומית
- מספר
- צריך
- שם
- טבע
- ליד
- נחוץ
- רשתות
- רשתות
- נויטרונים
- חדש
- הדור הבא
- רעש
- עַכשָׁיו
- מספר
- תצפית
- להתרחש
- of
- המיוחדות שלנו
- on
- ONE
- מתמשך
- באינטרנט
- לפתוח
- קוד פתוח
- תוכנת קוד פתוח
- מבצע
- הזדמנויות
- מטב
- or
- מקור
- בְּמָקוֹר
- אחר
- שלנו
- תוצאות
- יותר
- מקביל
- חלק
- עבר
- נתיבים
- לְבַצֵעַ
- ביצועים
- טלפונים
- פיסיקה
- עולם הפיזיקה
- חלוצי
- תכנון
- פלטפורמה
- אפלטון
- מודיעין אפלטון
- אפלטון נתונים
- נקודה
- שָׁקוּל
- פוטנציאל
- מעשי
- התחזיות
- עקרון
- עקרונות
- בעיה
- בעייתי
- תהליך
- מעובד
- תהליך
- לייצר
- תכנית
- פרויקטים
- מבטיח
- פרוטונים
- מספק
- מתן
- גם
- קוונטית
- יתרון קוונטי
- אלגוריתמים קוונטיים
- מחשבים קוונטיים
- מחשוב קוונטי
- הסתבכות קוונטית
- למידת מכונה קוונטית
- מכניקה קוואנטית
- רשת קוונטית
- מחקר קוונטי
- מערכות קוונטיות
- טכנולוגיה קוונטית
- קווארקים
- קווביטים
- R & D
- תגובה
- ממשי
- הכרה
- הקלטה
- להחלים
- באזור
- הדמיה מחדש
- לסמוך
- לייצג
- לדרוש
- דרישה
- מחקר
- חוקרים
- כושר התאוששות
- משאבים
- כתוצאה
- ריצ'רד
- תקין
- מפת דרכים
- פועל
- s
- אותו
- תכנית
- מדע
- מדעים
- מדענים
- לִרְאוֹת
- מחפש
- נבחר
- רְגִישׁוּת
- סטים
- כמה
- הראה
- לאותת
- אותות
- באופן משמעותי
- דומה
- באופן דומה
- פשוט
- לדמות
- הדמיה
- סימולציות
- מדמה
- קטן יותר
- דְאִיָה
- תוכנה
- פִּתָרוֹן
- כמה
- משהו
- מתוחכם
- מָקוֹר
- מֶרחָב
- מתח
- ספציפי
- סגל
- תֶקֶן
- מעמד
- מדינה
- הברית
- אחסון
- אחסון
- אִסטרָטֶגִיָה
- לייעל
- זרמים
- חזק
- סטודנטים
- מחקרים
- לימוד
- כזה
- חֲפִיפָה
- תמיכה
- מסייע
- מערכת
- מערכות
- לקחת
- נבחרת
- טכנולוגיות
- טכנולוגיה
- טווח
- מונחים
- טֶקסט
- מֵאֲשֶׁר
- זֶה
- השמיים
- שֶׁלָהֶם
- נושא
- אלה
- הֵם
- זֶה
- אם כי?
- אלפים
- תמונה ממוזערת
- זמן
- ל
- של היום
- יַחַד
- לעקוב
- מסלולים
- מְאוּמָן
- הדרכה
- נָכוֹן
- לנסות
- שתיים
- סוג
- סוגים
- בסופו של דבר
- תחת
- להבין
- הבנה
- מאוחד
- יחידות
- אוניברסיטה
- להשתמש
- משתמש
- ידידותי למשתמש
- באמצעות
- מנצל
- ניצול
- ערך
- גִרְסָה אַחֶרֶת
- שונים
- נגד
- באמצעות
- לצפיה
- מבחינה ויזואלית
- כרכים
- פגיעות
- היה
- דֶרֶך..
- חלש
- טוֹב
- מתי
- אשר
- רחב יותר
- wifi
- יצטרך
- עם
- בתוך
- לְלֹא
- תיק עבודות
- עובד
- עוֹלָם
- עולמי
- שנים
- תְשׁוּאָה
- זפירנט