Cột khách mời của Quantum Particulars: “Ngoài HPC, đi trước lượng tử: Xử lý bằng laser nổi lên như một giải pháp đột phá cho những thách thức tối ưu hóa phức tạp” - Công nghệ lượng tử bên trong

“Quantum Particulars” là một chuyên mục khách mời biên tập bao gồm những hiểu biết sâu sắc và các cuộc phỏng vấn độc quyền với các nhà nghiên cứu, nhà phát triển và chuyên gia lượng tử đang xem xét những thách thức và quy trình chính trong lĩnh vực này. Bài viết này, được viết bởi Ruti Ben-Shlomi, CEO và đồng sáng lập của ánh sáng, tập trung vào xử lý laser như một lợi thế của điện toán lượng tử. 

Các doanh nghiệp không ngừng tìm cách nâng cao hiệu quả, tăng năng suất và giảm chi phí. Tuy nhiên, trong nhiều trường hợp, việc đạt được những mục tiêu này phụ thuộc vào khả năng tối ưu hóa nghiêm ngặt. Lấy ví dụ về giao hàng chặng cuối hoặc cử một nhóm kỹ thuật viên dịch vụ đến hàng trăm địa điểm: Để tạo ra các tuyến đường và lịch trình hiệu quả cao, doanh nghiệp phải giải các bài toán tối ưu hóa tổ hợp. Thách thức với kiểu tính toán này là chúng có tính NP-hard, có nghĩa là chúng tăng theo cấp số nhân khi số lượng biến và ràng buộc tăng lên. Ví dụ, có hơn 1094 cách phân bổ 10 công việc trong một nhóm gồm bảy kỹ thuật viên dịch vụ hiện trường – một quy mô vấn đề vượt quá khả năng của máy tính hiện tại.

Trong khi các siêu máy tính cổ điển dường như đã đạt đến giới hạn tính toán thì máy tính lượng tử vẫn chưa có khả năng mở rộng hoặc thực tế để giải quyết các vấn đề phức tạp trong thế giới thực. Điều chúng ta cần là một phương pháp tốt hơn để giải quyết những vấn đề như vậy tại – và không chỉ những thách thức về hậu cần, mà còn các vấn đề liên quan đến hàng loạt từ tối ưu hóa danh mục đầu tư tài chính và cải thiện mô hình rủi ro cho đến khám phá thuốc và nâng cao khoa học vật liệu.

May mắn thay, hiện nay có một công nghệ mới lấy cảm hứng từ lượng tử khai thác sức mạnh của tia laser để tính toán nhanh hơn các máy tính lượng tử và cổ điển mạnh nhất. Mô hình điện toán mới này không có linh kiện điện tử, hứa hẹn sẽ vượt qua những hạn chế của điện toán hiệu năng cao (HPC) cổ điển và đưa ra giải pháp thiết thực hơn điện toán lượng tử để giải quyết các vấn đề tối ưu hóa phức tạp.

Vượt quá giới hạn của HPC và Lượng tử

Máy tính cổ điển giải quyết các vấn đề tối ưu hóa bằng cách sử dụng các kỹ thuật gần đúng, dẫn đến các giải pháp có chất lượng kém và thời gian xử lý tăng theo cấp số nhân theo quy mô của vấn đề, nhanh chóng vượt quá giới hạn trên của HPC ngày nay. Ngay cả người mạnh nhất siêu máy tính, tự hào về hiệu suất vượt qua hàng trăm triệu triệu FLOPS, có thể gặp phải trở ngại và cũng đòi hỏi lượng điện năng và khả năng làm mát không bền vững. Kết quả là, nhiều doanh nghiệp không thể tận dụng lượng dữ liệu dồi dào hiện có và thực sự nâng cao hoạt động kinh doanh của mình. 

Máy tính lượng tử cho thấy nhiều hứa hẹn nhưng vẫn chưa có giá cả phải chăng hoặc khả năng mở rộng. Chúng cũng có những thách thức kỹ thuật không hề nhỏ, chẳng hạn như nhu cầu về môi trường chân không cực cao, các bộ phận chuyên dụng và hệ thống ổn định phức tạp liên quan đến điều kiện cực lạnh. Bất chấp những nỗ lực nhằm giải quyết những yêu cầu khắt khe này, máy tính lượng tử vẫn dễ mắc lỗi và giảm độ tin cậy cũng như độ chính xác tương ứng.

Một số công cụ ủ lượng tử hiện có sẵn trên đám mây, nhưng hầu hết chúng đều gặp phải những thách thức về hiệu suất và khả năng mở rộng do khả năng kết nối hạn chế, điều này cản trở khả năng giải quyết hiệu quả các vấn đề phức tạp trong thế giới thực.

Giải pháp tươi sáng nhờ tia Laser

Xử lý bằng laser là một mô hình điện toán mới sử dụng các tia laser kết hợp cho các nhiệm vụ tính toán. Nó không yêu cầu các thành phần điện tử và mang lại nhiều lợi thế so với các phương pháp tính toán thông thường, chẳng hạn như tốc độ xử lý nhanh hơn, độ chính xác nâng cao, mức tiêu thụ điện năng thấp, khả năng mở rộng và hoạt động trong điều kiện môi trường xung quanh. 

Nó hoạt động như thế nào?

Laser có thể giải các bài toán có thể được biểu diễn dưới dạng tối ưu hóa nhị phân không bị ràng buộc bậc hai (QUBO) hoặc mô hình Ising. Điện toán laser hoạt động bằng cách mã hóa các ràng buộc của bài toán thành các pha tương đối của tia laser. Các trạng thái pha sau đó tương tác bằng cách nhiễu xạ ánh sáng từ và giữa mỗi tia laser theo cách có thể kiểm soát được, được tạo điều kiện thuận lợi bởi một dãy laser liên kết chặt chẽ. Thiết kế này đảm bảo khả năng kết nối hoàn chỉnh giữa tất cả các tia laser, cho phép tương tác quay theo từng cặp trong một thiết bị có kích thước bằng máy tính để bàn. 

Do tính chất sóng của tia laser và quy trình lập bản đồ chuyên dụng, các chùm tia laser hội tụ liền mạch về trạng thái tổn thất năng lượng tối thiểu tương ứng với lời giải của vấn đề và có thể được đọc bằng camera. Điều tuyệt vời nhất là tương tự như máy tính lượng tử, tia laser có thể tính toán song song các giải pháp khác nhau, do đó tính toán kết quả ở tốc độ ánh sáng, nhanh hơn đáng kể so với các kỹ thuật khác.

Tuy nhiên, không giống như các hệ thống lượng tử, siêu máy tính dựa trên laser không nhạy cảm với các điều kiện môi trường và không cần chạy trong chân không cực cao. Nó cũng thể hiện khả năng mở rộng vượt trội mà không yêu cầu tăng kích thước thiết bị. Kích thước nhỏ gọn của các giải pháp xử lý bằng laser, được xây dựng bằng các thành phần thương mại sẵn có, cũng tạo điều kiện thuận lợi cho khả năng tiếp cận của chúng. Tất cả những lợi ích này mở đường cho việc áp dụng rộng rãi hơn, không chỉ cho các ứng dụng tại chỗ mà còn cho các trường hợp sử dụng IoT như xe tự hành, cũng như triển khai thực địa trên các giàn khoan dầu và các địa điểm xa xôi khác. 

Nhìn về phía trước trong xử lý laser

Trong các tiêu chuẩn gần đây, quá trình xử lý bằng laser đã chứng tỏ khả năng giải quyết các vấn đề NP-khó. Đây là một thành tựu to lớn, đưa ra dấu hiệu sớm cho thấy việc xử lý bằng laser có tiềm năng tính toán rất lớn. Khi nó tiếp tục phát triển và tiến hóa, nó có thể cách mạng hóa lĩnh vực điện toán và giải quyết các vấn đề từng được cho là không thể giải quyết được. 

Các công ty công nghệ lớn như IBM, Microsoft và Google đang vội vã chạy đua để chế tạo máy tính lượng tử đáng tin cậy, nhưng mô hình mới này sử dụng công nghệ laser đã được chứng minh hiện có đang giải quyết các vấn đề trong thế giới thực ngày nay. Nó có thể giúp các công ty bảo tồn tài nguyên, tăng doanh thu và giảm tiêu thụ năng lượng, những khả năng vô cùng cần thiết trong môi trường kinh tế đầy thách thức hiện nay. Xử lý laser đang trở thành một phần không thể thiếu trong bối cảnh siêu máy tính và có vị thế tốt để vượt qua cả HPC và điện toán lượng tử trong những năm tới.

Ruti Ben-Shlomi, Tiến sĩ, là nhà vật lý và Giám đốc điều hành của LightSolver, công ty mà cô đồng sáng lập với Tiến sĩ Chene Tradonsky vào năm 2020 sau khi phát minh ra LPU đầu tiên. Trước Bộ giải ánh sáng, Ruti đã nhận bằng Tiến sĩ về vật lý lượng tử và nguyên tử/phân tử vào năm 2019 từ Viện Khoa học Weizmann ở Israel. Năm 2011, cô nhận bằng Thạc sĩ vật lý tại Đại học Ben-Gurion của Negev sau khi thiết kế và xây dựng một hệ thống nguyên tử cực lạnh từ đầu. Giữa các cấp độ, Ruti từng là kỹ sư quy trình cho Intel. 

DANH MỤC:
Bài viết của khách, lượng tử ánh sáng, Tính toán lượng tử, nghiên cứu

tags:
laser, Bộ giải ánh sáng, Ruti Ben-Shlomi

• Phân phối nội dung và PR được hỗ trợ bởi SEO. Được khuếch đại ngay hôm nay.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Trao quyền cho chính mình. Truy cập Tại đây.
• PlatoAiStream. Thông minh Web3. Kiến thức khuếch đại. Truy cập Tại đây.
• Trung tâmESG. Than đá, công nghệ sạch, Năng lượng, Môi trường Hệ mặt trời, Quản lý chất thải. Truy cập Tại đây.
• PlatoSức khỏe. Tình báo thử nghiệm lâm sàng và công nghệ sinh học. Truy cập Tại đây.
• nguồn: 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/