Введение
Современные технологии требуют всё более сложных вычислений, и классические суперкомпьютеры уже не всегда справляются с задачами молекулярного моделирования. IBM и японский институт RIKEN совершили прорыв, создав первую в мире систему, где суперкомпьютер и квантовый процессор работают в бесшовном режиме, обмениваясь данными в реальном времени.
Эта разработка открывает новые горизонты для квантово-химических симуляций, катализа и фармацевтики. В статье разберём:
— Как работает гибридная система IBM и RIKEN
— Какие задачи она решает лучше классических методов
— Какое будущее ждёт квантово-суперкомпьютерные вычисления
—
1. Как устроена гибридная система IBM и RIKEN
1.1. Суперкомпьютер Fugaku и квантовый процессор Heron
В эксперименте использовались:
— Fugaku – один из мощнейших суперкомпьютеров в мире (7,3 млн ядер ARM).
— IBM Quantum System Two – квантовый компьютер на 133 кубитах (процессор Heron).
*»Раньше такие системы работали по очереди, передавая данные с задержками. Теперь они взаимодействуют непрерывно»*, – отмечают разработчики.
1.2. Метод SQD: квантовая диагонализация на основе выборок
Алгоритм работы гибридной системы:
1. Квантовый процессор генерирует выборки молекулярных состояний.
2. Fugaku анализирует данные и корректирует расчёты.
3. Цикл повторяется без простоев, что ускоряет процесс в разы.
—
2. Практические результаты и преимущества
2.1. Моделирование сложных молекул
Система успешно рассчитала электронную структуру молекул железа и серы, что важно для:
— Разработки новых катализаторов.
— Создания лекарств.
— Изучения химических реакций.
2.2. Точность выше классических методов
— Точность гибридных вычислений превысила возможности традиционных алгоритмов.
— Скорость обработки данных возросла благодаря непрерывному обмену информацией.
—
3. Будущее гибридных вычислений
3.1. Интеграция с GPU и облачными платформами
Разработчики планируют добавить в систему:
— Графические ускорители (GPU) для ещё большей производительности.
— Облачные сервисы, чтобы сделать технологию доступнее.
3.2. Перспективы для науки и промышленности
Гибридные вычисления могут революционизировать:
— Материаловедение – создание сверхпрочных сплавов.
— Фармацевтику – ускоренная разработка лекарств.
— Энергетику – моделирование новых типов батарей.
—
Заключение
Эксперимент IBM и RIKEN доказал: гибридные системы – будущее высокопроизводительных вычислений. Бесшовная интеграция квантовых и классических технологий открывает путь к новым открытиям в химии, физике и биологии.
Следующий шаг – масштабирование технологии и её внедрение в коммерческие проекты.
