“Quantum Drone” ตัวแรกของโลกสำหรับการเชื่อมโยงข้อมูลระหว่างอากาศสู่พื้นดินที่ไม่สามารถเข้าถึงได้ Take

“Quantum Drone” ตัวแรกของโลกสำหรับการเชื่อมโยงข้อมูลระหว่างอากาศสู่พื้นดินที่ไม่สามารถเข้าถึงได้ Take

jumbo jili

โดรนควอนตัมที่อยู่ระหว่างการพัฒนาในจีนอาจนำไปสู่เครือข่ายการสื่อสารควอนตัมในอากาศที่ไม่สามารถแฮ็กได้ผลการศึกษาใหม่พบว่า
กลศาสตร์ควอนตัมทำให้เกิดปรากฏการณ์ประหลาดที่เรียกว่าพัวพัน โดยพื้นฐานแล้ว อนุภาคตั้งแต่สองตัวขึ้นไป เช่น โฟตอน ที่เชื่อมต่อหรือ “พันกัน” ในทางทฤษฎี สามารถมีอิทธิพลต่อกันและกันได้ไม่ว่าระยะห่างระหว่างอนุภาคทั้งสองจะห่างกันเท่าใด ความยุ่งเหยิงมีความสำคัญต่อการทำงานของคอมพิวเตอร์ควอนตัม เครือข่ายที่จะเชื่อมต่อ และการเข้ารหัสควอนตัมที่ซับซ้อนที่สุด ซึ่งเป็นวิธีการแลกเปลี่ยนข้อมูลที่ไม่สามารถแฮ็กได้

สล็อต

ปัญหาสำคัญในการพัฒนาเครือข่ายควอนตัมบนพื้นดินคือการพัวพันที่เปราะบาง เมื่อส่งโฟตอนผ่านเครือข่ายใยแก้วนำแสงที่มีอยู่ สิ่งนี้จะจำกัดระยะการส่งข้อมูลและอัตราการส่งข้อมูล โดยที่ในใจนักวิทยาศาสตร์ได้ในปีที่ผ่านมาการตรวจสอบมากขึ้นเครือข่ายที่เกี่ยวข้องกับควอนตัมโฟตอนส่งผ่านอากาศเปิด
นักวิทยาศาสตร์ในจีนและยุโรปกำลังพัฒนาเครือข่ายควอนตัมบนดาวเทียมทำให้สามารถเชื่อมโยงดาวเทียมกับพื้นดินทางไกลได้ อย่างไรก็ตาม ดาวเทียมควอนตัมมีข้อเสียหลายประการ กลุ่มคนเหล่านี้: ดาวเทียมในวงโคจรต่ำสามารถสื่อสารกับสถานที่พื้นดินบางเพียง ภายในหน้าต่างที่ จำกัด ของเวลา; และค่าใช้จ่ายในการเปิดตัวอวกาศทำให้การตั้งค่าเครือข่ายดาวเทียมควอนตัมค่อนข้างแพง
นักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยหนานจิงในจีน สังเกตเห็นความก้าวหน้าล่าสุดของเทคโนโลยีโดรน ได้ออกแบบ “โดรนควอนตัม” เพื่อทำหน้าที่เป็นโหนดทางอากาศในเครือข่ายควอนตัม นักวิจัยให้รายละเอียด การค้นพบ เมื่อวันที่ 23 พฤษภาคมในเซิร์ฟเวอร์พิมพ์ล่วงหน้าออนไลน์ของ ArXiV
“พวกเขาได้สร้างโดรนควอนตัมตัวแรกและใช้เป็นโหนดในลักษณะเดียวกับที่ใช้ดาวเทียมควอนตัม” นักวิทยาศาสตร์ควอนตัม Dmytro Vasylyev จากมหาวิทยาลัย Rostock ในเยอรมนี ซึ่งไม่ได้มีส่วนร่วมในการวิจัยนี้กล่าว
นักวิจัยชาวจีนได้พัฒนาโดรนแปดใบพัดแปดใบพัดซึ่งมีน้ำหนัก 35 กิโลกรัมที่เครื่องขึ้นรวมถึงระบบสื่อสารควอนตัมบนเครื่องบิน ในการทดลอง นักวิจัยได้แสดงให้เห็นว่าโดรนควอนตัมของพวกมันสามารถทำงานในขณะที่ลอยอยู่กลางอากาศได้ครั้งละ 40 นาที มันสามารถรักษารอยเชื่อมระหว่างอากาศกับพื้นดินได้สองจุด ซึ่งแต่ละอันมีความยาวประมาณ 100 เมตร และสามารถรับและส่งโฟตอนที่พันกันในเวลากลางวัน ในคืนที่อากาศแจ่มใส และแม้กระทั่งในคืนที่ฝนตก
นักวิทยาศาสตร์มั่นใจว่าพวกเขาสามารถย่อขนาดระบบการสื่อสารควอนตัมของพวกเขาให้พอดีกับโดรนสำหรับผู้บริโภคขนาดเล็กสำหรับเครือข่ายควอนตัมในพื้นที่ตามความต้องการ พวกเขายังสามารถเพิ่มขนาดสำหรับการโหลดบนโดรนระดับสูงซึ่งจะเป็นโหนดในเครือข่ายพื้นที่กว้างซึ่งครอบคลุมระยะทางหลายร้อยกิโลเมตร โดยรวมแล้ว พวกเขามองเห็นเครือข่ายโดรนควอนตัมเติมเต็มช่องสำคัญระหว่างเครือข่ายดาวเทียมและเครือข่ายควอนตัมภาคพื้นดิน
Vasylyev ตั้งข้อสังเกตว่าการวางเครือข่ายการสื่อสารที่มีโดรนควอนตัมอาจต้องเผชิญกับความท้าทายหลายประการ ตัวอย่างเช่น เขาแนะนำว่าแม้ว่าระบบจะพิจารณาว่าโฟตอนที่พันกันจำนวนมากคาดว่าจะกระจัดกระจาย ดูดซับ หรือสูญหายระหว่างทางไปและกลับจากโดรน ระบบการสื่อสารควอนตัมบนหุ่นยนต์บินได้อาจทำผิดพลาดโฟตอนจาก สมมติว่าดวงอาทิตย์เป็นโฟตอนพัวพันที่หายไปบางส่วนเหล่านี้ ข้อผิดพลาดดังกล่าวอาจเป็นอันตรายต่อความปลอดภัยของระบบโดยทำให้ผู้ใช้มั่นใจมากเกินไปว่าระบบทำงานได้ดีเพียงใด เขากล่าว
นอกจากนี้ Vasylyev ชี้ว่า “โดรนบินอยู่ในชั้นบรรยากาศชั้นล่าง ซึ่งความปั่นป่วนในบรรยากาศเป็นแหล่งสำคัญของการเสื่อมสภาพของสัญญาณ” ยิ่งไปกว่านั้น “โดยตัวมันเองแล้ว การบินด้วยโดรนนั้นเป็นต้นเหตุของกระแสน้ำเชี่ยวกราก” ความปั่นป่วนดังกล่าว “สามารถลดประสิทธิภาพของการสื่อสารควอนตัมได้อย่างมาก”
แม้จะมีข้อเสีย Vasylyev กล่าว โดรนควอนตัมยังคงมีข้อดีที่ชัดเจน พวกเขาสามารถทำหน้าที่เป็น “ทางเลือกมือถือราคาประหยัดสำหรับเครือข่ายใยแก้วนำแสง” เขากล่าวเสริมว่าพวกเขายังสามารถทำหน้าที่เป็นเตียงทดสอบเพื่อช่วยให้นักวิจัยศึกษาอิทธิพลของสภาพอากาศและผลกระทบอื่น ๆ ในบรรยากาศต่อการสื่อสารควอนตัม ในที่สุดสิ่งนี้จะทำให้การสื่อสารควอนตัมบนดาวเทียมดีขึ้น เขากล่าว
Fugaku อีกชื่อหนึ่งของภูเขาไฟฟูจิ นั่งอยู่ที่จุดสูงสุดของ รายชื่อ TOP500 ที่ ประกาศเมื่อวันที่ 22 มิถุนายน มันได้รับตำแหน่งสูงสุดด้วยประสิทธิภาพพิเศษของ 415 Linpack petaflops ซึ่งเกือบสามเท่าของรองชนะเลิศอันดับ 1 และ ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ Summit ของ Oak Ridge National Lab ในรัฐเทนเนสซีซึ่งสร้างโดย IBM Fugaku ประสบความสำเร็จโดยใช้ 396 ชั้นวางโดยใช้ 152,064 A64FX Arm nodes ส่วนประกอบของ Arm คิดเป็นประมาณ 95 เปอร์เซ็นต์ของโหนดเกือบ 159,000 ของคอมพิวเตอร์
นอกเหนือจากการแสดงความเร็วที่เหนือชั้นแล้ว Fugaku ยังเอาชนะคู่แข่งใน เกณฑ์มาตรฐานHigh Performance Conjugate Gradients (HPCG) ที่ใช้ในการทดสอบประสิทธิภาพของแอปพลิเคชันในโลกแห่งความเป็นจริง Graph500, คะแนนสำหรับการโหลดข้อมูลจำนวนมากนั้น และ HPL-AI ซึ่ง เป็นเกณฑ์มาตรฐานสำหรับการให้คะแนนปริมาณงานปัญญาประดิษฐ์ ต้นแบบ Fugaku ยังครองตำแหน่งสูงสุดสำหรับระบบที่ประหยัดพลังงานที่สุดใน รายการ Green500 เมื่อเดือนพฤศจิกายนปีที่แล้ว โดยบรรลุประสิทธิภาพการใช้พลังงานที่โดดเด่น 16.9 กิกะฟลอปต่อวัตต์ในระหว่างการรันประสิทธิภาพ Linpack 2.0-Pflops ต่อวินาที

สล็อตออนไลน์

การขับเคลื่อนความสำเร็จของ Fugaku คือซีพียู Arm v8.2-A A64FX 48-core Arm v8.2-A A64FXของฟูจิตสึ ซึ่งบริษัทกำลังเรียกเก็บเงินเป็นซีพียูตัวแรกของโลกที่ใช้ Scalable Vector Extension ซึ่งเป็นส่วนขยายชุดคำสั่งของสถาปัตยกรรม Arm v8-A สำหรับซูเปอร์คอมพิวเตอร์ CPU 512 บิต 2.2 GHz ใช้หน่วยความจำ 3D-stacked 1,024 กิกะไบต์ต่อวินาที และสามารถรองรับการคำนวณแบบ half-precision และ multiply-add operation ที่ลดโหลดหน่วยความจำใน AI และแอพพลิเคชั่นการเรียนรู้เชิงลึกที่ยอมรับความแม่นยำที่ต่ำกว่าได้ ซีพียูเชื่อมต่อโดยตรงด้วยการเชื่อมต่อเครือข่าย Tofu D 6.8-GB/s ที่ใช้การ เชื่อมต่อแบบเมชทอรัส 6 มิติ
ในช่วงสามปีของการวางแผนคอมพิวเตอร์ที่เริ่มต้นในปี 2554 มีการพิจารณาการออกแบบและสถาปัตยกรรมจำนวนหนึ่ง โทชิยูกิ ชิมิซุ หัวหน้าวิศวกรของหน่วยพัฒนาแพลตฟอร์มของฟูจิตสึกล่าวว่า “กลยุทธ์ที่ชี้นำของเราคือการสร้างเครื่องจักรที่ขับเคลื่อนด้วยวิทยาศาสตร์และใช้พลังงานต่ำ ซึ่งใช้งานง่าย และสามารถทำงานด้านวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมได้อย่างมีประสิทธิภาพ
ผู้สังเกตการณ์อิสระกล่าวว่าพวกเขาประสบความสำเร็จในทุกองค์ประกอบของเป้าหมาย “Fugaku น่าประทับใจมากด้วยจำนวนคอร์มากกว่า 7 ล้านคอร์” Jack Dongarra ผู้อำนวยการ Innovative Computing Lab แห่งมหาวิทยาลัยเทนเนสซี เมืองนอกซ์วิลล์กล่าว “เครื่องนี้ได้รับการออกแบบมาเพื่อทำปัญหาด้านวิทยาการคอมพิวเตอร์ตั้งแต่ต้นจนจบ เป็นครั้งแรก”
สำหรับทางเลือกของสถาปัตยกรรม Arm นั้น Shimizu ตั้งข้อสังเกตว่ามีนักพัฒนาแอพพลิเคชั่นจำนวนมากที่สนับสนุน Arm “Fugaku ยังสนับสนุน Red Hat Enterprise Linux 8.x ซึ่งเป็นระบบปฏิบัติการมาตรฐานโดยพฤตินัยที่ใช้กันอย่างแพร่หลายโดยเซิร์ฟเวอร์เชิงพาณิชย์” เขาชี้ให้เห็น
ข้อดีอีกอย่างสำหรับ Fugaku ก็คือมันติดตามคอมพิวเตอร์ K โดยคงการออกแบบ CPU ทั้งหมดไว้ Shimizu กล่าวว่าสิ่งนี้ทำให้การเข้าถึงหน่วยความจำและการเชื่อมต่อ CPU มีประสิทธิภาพมากขึ้น ซูเปอร์คอมพิวเตอร์อื่นๆ ส่วนใหญ่อาศัยหน่วยประมวลผลกราฟิก (GPU) เพื่อเร่งประสิทธิภาพ
Dongarra ชี้ให้เห็นถึงประโยชน์เพิ่มเติมที่นี่: “ระบบที่ใช้ CPU เท่านั้นทำให้การเขียนโปรแกรมง่ายขึ้น ต้องการเพียงโปรแกรมเดียว ไม่ใช่สองโปรแกรม: โปรแกรมหนึ่งสำหรับ CPU และอีกโปรแกรมสำหรับ GPU”

jumboslot

การออกแบบและสร้างคอมพิวเตอร์ที่ตั้งใจให้เป็นเรือธงประจำชาติของญี่ปุ่นนั้นไม่ได้มีราคาถูกแน่นอน งบประมาณของรัฐบาล โดยประมาณ สำหรับการวิจัยและพัฒนา การเข้าซื้อกิจการ และการพัฒนาแอปพลิเคชันของโครงการอยู่ที่ 110 พันล้านเยน (ประมาณ 1 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ)
ฟูจิตสึส่ง Fugaku หน่วยแรกไปยัง RIKEN Center for Computational Science (R-CCS) ในเมืองโกเบเมื่อเดือนธันวาคมปีที่แล้ว และการจัดส่งเสร็จสิ้นเมื่อเดือนที่แล้ว
พูดในที่ ประชุม ISC 2020 ในเดือนมิถุนายนซาโตชิ Matsuoka ผู้อำนวยการของ R-CCS, กล่าวว่าแม้ว่า Fugaku มีกำหนดจะเริ่มต้นขึ้นในปีถัดไปของรัฐบาลญี่ปุ่นตัดสินใจว่ามันควรจะนำไปใช้ในขณะนี้เพื่อช่วยต่อต้าน COVID-19 เขาอ้างว่ามันถูกใช้เพื่อศึกษาพฤติกรรมของไวรัส ยาที่มีอยู่ที่อาจนำมาใช้ใหม่เพื่อต่อต้านไวรัส และวิธีทำวัคซีน
พื้นที่ใช้งานที่กำหนดเป้าหมายโดยรัฐบาลอื่น ๆ ที่ ได้รับความสำคัญสูง ได้แก่ การจำลองแผ่นดินไหวและสึนามิเพื่อป้องกันภัยพิบัติ การพัฒนาเทคโนโลยีพื้นฐานสำหรับการสร้าง การแปลง และการจัดเก็บพลังงาน การสร้างวัสดุใหม่เพื่อรองรับอุตสาหกรรมยุคหน้า และการพัฒนาการออกแบบและกระบวนการผลิตใหม่สำหรับอุตสาหกรรมการผลิต
Fugaku จะถูกใช้เพื่อตระหนักถึงการสร้างสังคมที่ชาญฉลาดขึ้นซึ่งเรียกว่า Society 5.0 “ที่สมดุลระหว่างความก้าวหน้าทางเศรษฐกิจกับการแก้ปัญหาทางสังคมโดยระบบที่ผสมผสานระหว่างไซเบอร์สเปซและพื้นที่ทางกายภาพอย่างสูง”
แต่อุตสาหกรรมซูเปอร์คอมพิวเตอร์จะไม่เป็นอะไรหากไม่ใช่เกมแห่งเทคโนโลยีที่ก้าวกระโดด โดยประเทศหรือองค์กรใดประเทศหนึ่งที่ให้บริการเครื่องจักรที่มีประสิทธิภาพสูงสุดเท่านั้นที่จะแซงหน้าในเวลาอันสั้น ฟุกาคุจะอยู่อันดับ 1 ได้นานแค่ไหน?
ชิมิสึไม่ได้อ้างว่ารู้ แต่เขาบอกว่ายังมีที่ว่างสำหรับการปรับปรุงประสิทธิภาพของ Fugaku ต่อไป “ผลลัพธ์ TOP500 มีเพียง 81 เปอร์เซ็นต์ของประสิทธิภาพสูงสุด ในขณะที่ประสิทธิภาพของซิลิกอนสูงกว่า เราเชื่อว่าเราสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพได้ในทุกหมวดหมู่”
แต่ถึงอย่างนั้นก็อาจไม่เพียงพอที่จะทำให้อยู่ด้านบนได้นาน ดังที่ Dongarra กล่าวว่า “สหรัฐฯ จะมีเครื่อง exascale ในปี 2021”
มันไม่ได้เป็นไปได้ที่จะสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมวัตถุประสงค์ทั่วไปพอควอนตัมบิต (qubits) ที่จะทำอะไรที่เป็นประโยชน์ แต่นักวิจัยหลายคนหวังว่าในที่สุดก็บรรลุเป้าหมายที่ พวกเขาส่วนใหญ่ใช้หนึ่งในสองกลยุทธ์ในการจัดเก็บและจัดการ qubits: ลูปตัวนำยิ่งยวดหรือไอออนที่ติดอยู่ ทั้งสองวิธีมีแนวโน้มที่จะเกิดข้อผิดพลาด แต่จำเป็นต้องสร้างความซ้ำซ้อนมากเพื่อให้สามารถแก้ไขข้อผิดพลาดที่จำเป็นได้ ในที่สุดอาจต้องใช้ qubit ทางกายภาพหลายพันตัวในการทำงานร่วมกันเพื่อสร้าง qubit เชิงตรรกะที่แก้ไขข้อผิดพลาดเดียว และนั่นอาจทำให้ไม่สามารถสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมเอนกประสงค์ได้
นั่นเป็นเหตุผลที่นักวิจัยบางคน (โดยเฉพาะอย่างยิ่งบางคนที่ทำงานที่ Microsoft ) ได้พิจารณากลยุทธ์ที่สามมานานแล้ว: การสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัม “ทอพอโลยี” ซึ่งหากเกิดขึ้นจริง จะมี qubits ที่มีแนวโน้มว่าจะเกิดข้อผิดพลาดน้อยกว่ามาก อย่างไรก็ตาม การสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมทอพอโลยีจะยากกว่าสิ่งที่กำลังสำรวจอยู่ในขณะนี้ด้วยลูปตัวนำยิ่งยวดและไอออนที่ติดอยู่ อันที่จริง เป็นเรื่องยากมากที่จะอธิบายว่าซูเปอร์คอมพิวเตอร์ทอพอโลยีใช้สำหรับ qubits อย่างไร

slot

หากคุณลองค้นหาคำตอบใน Wikipediaคุณจะเจอกับกำแพงศัพท์แสงที่อาจทำให้คุณสงสัยว่า Alan Sokal กำลังเล่นตลกอีกเรื่องหนึ่ง : “คอมพิวเตอร์ควอนตัมทอพอโลยีเป็นคอมพิวเตอร์ควอนตัมเชิงทฤษฎีที่ใช้ควอซิเพิลสองมิติที่เรียกว่า ใครก็ตามที่มีเส้นโลกบรรจบกันเพื่อถักเปียในกาลอวกาศสามมิติ ” ประโยคนี้ที่จริงแล้วคล้ายกับประโยคจากภาพยนตร์นิยายวิทยาศาสตร์ที่ไม่ดี อันที่จริงแล้ว ประโยคนี้อธิบายข้อเสนอที่จริงจังสำหรับวิธีสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัม เมื่อถึงจุดหนึ่งในอนาคตเมื่อฉันเข้าใจมากขึ้น ฉันสัญญาว่าจะเดินทางย้อนเวลากลับไปในกาลอวกาศและแก้ไขย่อหน้านี้เพื่อให้แนวคิดมีความชัดเจนมาก

This entry was posted in Slot and tagged , , , , , , , , , . Bookmark the permalink.