Quantum Ayrıntıları Konuk Yazısı: "HPC'nin Ötesinde, Quantum'un Önünde: Lazer İşleme, Karmaşık Optimizasyon Zorlukları için Çığır Açan Çözüm Olarak Ortaya Çıkıyor" - Inside Quantum Technology

"Quantum Particulars", bu alandaki önemli zorluklar ve süreçlere bakan kuantum araştırmacıları, geliştiricileri ve uzmanlarıyla özel görüşler ve röportajlar içeren bir editoryal konuk sütunudur. Bu makale, tarafından yazılmıştır. Ruti Ben-Shlomi, CEO'su ve kurucu ortağı Işık Çözücü, Kuantum hesaplamanın bir avantajı olarak lazer işlemeye odaklanıyor. 

İşletmeler sürekli olarak verimliliği artırmanın, verimliliği artırmanın ve maliyetleri düşürmenin yollarını arıyor. Ancak çoğu durumda bu hedeflere ulaşmak, sıkı optimizasyon yeteneklerine bağlıdır. Örneğin son kilometre teslimatını veya servis teknisyenlerinden oluşan bir ekibin yüzlerce konuma gönderilmesini ele alalım: Yüksek düzeyde verimli rotalar ve programlar oluşturmak için işletmelerin kombinatoryal optimizasyon sorunlarını çözmesi gerekir. Bu tür hesaplamaların zorluğu NP-zor olmalarıdır; bu da değişkenlerin ve kısıtlamaların sayısı arttıkça katlanarak arttığı anlamına gelir. Örneğin 10'dan fazla var94 10 işi yedi saha servis teknisyeninden oluşan bir ekip arasında dağıtmanın yolları – mevcut bilgisayarların yeteneklerini aşan bir sorun boyutu.

Klasik süper bilgisayarlar hesaplama sınırlarına ulaşmış gibi görünse de kuantum bilgisayarlar henüz karmaşık gerçek dünya sorunlarını çözmek için ölçeklenebilir veya pratik değil. İhtiyacımız olan şey bu tür sorunları çözmek için daha iyi bir yöntem şimdi – ve sadece lojistik zorluklar değil, aynı zamanda finansal portföy optimizasyonu ve risk modellemesinin iyileştirilmesinden ilaç keşfine ve gelişmiş malzeme bilimine kadar geniş bir yelpazedeki sorunlar.

Neyse ki, bugün en güçlü klasik ve kuantum bilgisayarlardan daha hızlı hesaplama yapmak için lazerlerin gücünden yararlanan, kuantumdan ilham alan yeni bir teknoloji mevcut. Bu yeni bilgi işlem paradigması elektronik bileşenler içermez, klasik yüksek performanslı bilgi işlemin (HPC) sınırlamalarını aşmayı vaat eder ve karmaşık optimizasyon sorunlarını çözmek için kuantum hesaplamadan daha pratik bir çözüm sunar.

HPC ve Kuantumun Sınırlarının Ötesinde

Klasik bilgisayarlar, optimizasyon problemlerini yaklaşık teknikler kullanarak çözer; bu da kaliteden ödün veren çözümlere ve problemin boyutuyla birlikte katlanarak artan işlem sürelerine neden olur ve günümüzün HPC'lerinin üst sınırlarını hızla aşar. En güçlüsü bile Yüz katrilyon FLOPS'u aşan performansa sahip süper bilgisayarlar duvara çarpabilir ve ayrıca sürdürülemez miktarda güç ve soğutma gerektirir. Sonuç olarak pek çok işletme, bugün mevcut olan veri bolluğundan yararlanamıyor ve işlerini gerçek anlamda geliştiremiyor. 

Kuantum bilgisayarlar büyük umut vaat ediyor ancak henüz uygun maliyetli veya ölçeklenebilir değiller. Ayrıca ultra yüksek vakum ortamlarına duyulan ihtiyaç, özel bileşenler ve ultra soğuk koşulları içeren karmaşık stabilizasyon sistemleri gibi önemsiz olmayan mühendislik zorlukları da vardır. Bu zorlu gereksinimleri karşılama çabalarına rağmen, kuantum bilgisayarlar hatalara ve buna bağlı olarak güvenilirlik ve doğrulukta azalmaya açık olmaya devam ediyor.

Bazı kuantum tavlayıcılar artık bulutta mevcut, ancak çoğu, sınırlı bağlantı nedeniyle performans ve ölçeklenebilirlik zorlukları yaşıyor ve bu da karmaşık gerçek dünya sorunlarını verimli bir şekilde çözme yeteneklerini engelliyor.

Lazerle Parlak Çözüm

Lazer işleme, hesaplama görevleri için birleşik lazerleri kullanan yeni bir bilgi işlem paradigmasıdır. Hiçbir elektronik bileşen gerektirmez ve geleneksel bilgi işlem yaklaşımlarına göre daha hızlı işlem hızı, gelişmiş doğruluk, düşük güç tüketimi, ölçeklenebilirlik ve ortam koşullarında çalışma gibi çok sayıda avantaj sunar. 

O nasıl çalışır?

Lazerler, ikinci dereceden sınırlandırılmamış ikili optimizasyon (QUBO) veya Ising modeli olarak ifade edilebilecek matematik problemlerini çözebilir. Lazer hesaplama, problemin kısıtlamalarını lazerlerin göreceli fazlarına kodlayarak çalışır. Faz durumları daha sonra, sıkı bir şekilde bağlanmış bir lazer dizisinin kolaylaştırdığı, kontrol edilebilir bir şekilde her bir lazerden gelen ve her bir lazer arasındaki ışığı kırarak etkileşime girer. Bu tasarım, tüm lazerler arasında tam bağlantı sağlayarak, masaüstü boyutlu bir cihazda çift yönlü, hepsine dönüş etkileşimlerine olanak tanır. 

Lazerlerin dalga doğası ve özel bir haritalama işlemi sayesinde, lazer ışınları, sorunun çözümüne karşılık gelen ve bir kamera tarafından okunabilen minimum enerji kaybı durumuna doğru kesintisiz bir şekilde birleşir. Hepsinden iyisi, kuantum bilgisayarlara benzer şekilde, lazerler farklı çözümleri paralel olarak hesaplayabilir, böylece sonuçları diğer tekniklere göre önemli ölçüde daha hızlı, ışık hızında hesaplayabilir.

Kuantum sistemlerinden farklı olarak lazer tabanlı bir süper bilgisayar, çevresel koşullara duyarlı değildir ve ultra yüksek vakumda çalışmasına gerek yoktur. Ayrıca cihaz boyutunda bir artış gerektirmeden olağanüstü ölçeklenebilirlik gösterir. Kolayca temin edilebilen ticari bileşenlerle oluşturulan lazer işleme çözümlerinin kompakt boyutu, bunlara erişilebilirliği de kolaylaştırır. Tüm bu avantajlar, yalnızca şirket içi uygulamalar için değil, aynı zamanda otonom araçlar gibi IoT kullanım durumlarının yanı sıra petrol platformları ve diğer uzak konumlardaki saha dağıtımı için de daha geniş çapta benimsenmenin yolunu açıyor. 

Lazer İşlemede Geleceğe Bakış

Son kıyaslamalarda, lazer işlemenin NP-zor problemleri çözme yeteneğini kanıtlamıştır. Bu muazzam bir başarıdır ve lazer işlemenin muazzam hesaplama potansiyeline sahip olduğunun erken bir göstergesidir. Gelişmeye ve gelişmeye devam ettikçe, bilgisayar alanında devrim yaratabilir ve bir zamanlar çözülemez olduğu düşünülen sorunları çözebilir. 

IBM, Microsoft ve Google gibi büyük teknoloji şirketleri, güvenilir kuantum bilgisayarları üretmek için aceleyle yarışıyor, ancak mevcut, kanıtlanmış lazer teknolojisini kullanan bu yeni paradigma, günümüzün gerçek dünya sorunlarını çözüyor. Mevcut ekonomik açıdan zorlu ortamda şiddetle ihtiyaç duyulan yetenekler olan şirketlerin kaynakları korumasına, gelirlerini artırmasına ve enerji tüketimini azaltmasına yardımcı olabilir. Lazer işleme, süper bilgi işlem ortamının ayrılmaz bir parçası haline geliyor ve önümüzdeki yıllarda hem HPC'yi hem de kuantum bilişimi geride bırakacak şekilde iyi bir konuma sahip.

Ruti Ben Shlomi, PhD, bir fizikçi ve ilk LPU'yu icat ettikten sonra 2020 yılında Dr. Chene Tradonsky ile birlikte kurduğu LightSolver'ın CEO'sudur. Önce Işık ÇözücüRuti, doktora derecesini 2019 yılında İsrail'deki Weizmann Bilim Enstitüsü'nden kuantum ve atom/moleküler fizik alanında aldı. Sıfırdan ultra soğuk atom sistemi tasarlayıp inşa ettikten sonra 2011 yılında Negev Ben-Gurion Üniversitesi'nden fizik alanında yüksek lisans derecesini aldı. Dereceler arasında Ruti, Intel'de süreç mühendisi olarak görev yaptı. 

Kategoriler:
Konuk makalesi, fotonik, kuantum hesaplama, araştırma

Etiketler:
lazerler, Işık Çözücü, Ruti Ben Shlomi

• SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
• PlatoData.Network Dikey Üretken Yapay Zeka. Kendine güç ver. Buradan Erişin.
• PlatoAiStream. Web3 Zekası. Bilgi Genişletildi. Buradan Erişin.
• PlatoESG. karbon, temiz teknoloji, Enerji, Çevre, Güneş, Atık Yönetimi. Buradan Erişin.
• PlatoSağlık. Biyoteknoloji ve Klinik Araştırmalar Zekası. Buradan Erişin.
• Kaynak: 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/