Obzorje nekdanjega - in onkraj ...

Po eni strani naj bi nam pomagali premagati raka, natančno napovedati vreme in obvladati jedrsko fuzijo. Po drugi strani pa obstaja bojazen, da bodo povzročili globalno uničenje ali zasužnjili človeštvo. Trenutno pa računalniške pošasti še vedno ne zmorejo delati velikega dobra in vsesplošnega zla hkrati.

V 60. letih so imeli moč najučinkovitejši računalniki megaflops (milijone operacij s plavajočo vejico na sekundo). Prvi računalnik s procesorsko močjo zgoraj 1 GFLOPS (gigaflops) je bilo Cray 2, ki ga je leta 1985 izdelal Cray Research. Prvi model s procesorsko močjo nad 1 TFLOPS (teraflops) je bilo ASCI rdeča, ki ga je leta 1997 ustvaril Intel. Dosežena moč 1 PFLOPS (petaflops). Roadrunner, ki ga je izdal IBM leta 2008.

Trenutni rekord računalniške moči pripada kitajski Sunway TaihuLight in znaša 9 PFLOPS.

Čeprav, kot lahko vidite, najmočnejši stroji še niso dosegli sto petaflopov, vedno več exascale sistemipri katerem je treba upoštevati moč exaflopsach (EFLOPS), tj. približno več kot 1018 operacij na sekundo. Vendar so takšne zasnove še vedno le v fazi projektov različnih stopenj prefinjenosti.

ZNIŽANJA (, operacije s plavajočo vejico na sekundo) je enota računalniške moči, ki se uporablja predvsem v znanstvenih aplikacijah. Je bolj vsestranski kot prej uporabljen blok MIPS, kar pomeni število procesorskih navodil na sekundo. Flop ni SI, vendar ga je mogoče razlagati kot enoto 1/s.

Za raka potrebujete exascale

Exaflops ali tisoč petaflopov je več kot vseh XNUMX najboljših superračunalnikov skupaj. Znanstveniki upajo, da bo nova generacija strojev s takšno močjo prinesla preboj na različnih področjih.

Procesna moč Exascale v kombinaciji s hitro napredujočimi tehnologijami strojnega učenja bi morala na primer končno pomagati razbiti kodo raka. Količina podatkov, ki jo morajo imeti zdravniki za diagnosticiranje in zdravljenje raka, je tako ogromna, da se navadni računalniki težko kosijo z nalogo. V tipični študiji posamezne tumorske biopsije opravijo več kot 8 milijonov meritev, med katerimi zdravniki analizirajo obnašanje tumorja, njegov odziv na farmakološko zdravljenje in učinek na bolnikovo telo. To je pravi ocean podatkov.

je dejal Rick Stevens iz laboratorija Argonne ameriškega ministrstva za energijo (DOE). -

Znanstveniki si prizadevajo za združevanje medicinskih raziskav z računalniško močjo Sistem nevronske mreže CANDLE (). To vam omogoča, da predvidite in razvijete načrt zdravljenja, prilagojen individualnim potrebam vsakega pacienta. To bo znanstvenikom pomagalo razumeti molekularno osnovo ključnih interakcij beljakovin, razviti napovedne modele odziva na zdravila in predlagati optimalne strategije zdravljenja. Argonne verjame, da bodo sistemi exascale lahko zagnali aplikacijo CANDLE 50 do 100-krat hitreje kot najmočnejši superstroji, ki jih poznamo danes.

Zato se veselimo pojava superračunalnikov exascale. Vendar se prve različice ne bodo nujno pojavile v ZDA. Seveda so ZDA v tekmi za njihovo ustvarjanje, lokalna vlada pa v projektu, znanem kot Aurora sodeluje z AMD, IBM, Intel in Nvidia, s čimer želi prehiteti tujo konkurenco. Vendar naj bi se to zgodilo šele leta 2021. Medtem so januarja 2017 kitajski strokovnjaki napovedali izdelavo prototipa v velikosti eksa. Popolnoma delujoč model tovrstne računske enote je Tianhe-3 - vendar je malo verjetno, da bo pripravljen v naslednjih nekaj letih.

Kitajci se držijo

Dejstvo je, da je kitajski razvoj od leta 2013 na vrhu seznama najmočnejših računalnikov na svetu. Dolga leta je dominiral Tianhe-2zdaj pa dlan pripada omenjenim Sunway TaihuLight. Menijo, da sta ta dva najmočnejša stroja v Srednjem kraljestvu veliko močnejša od vseh enaindvajset superračunalnikov v ameriškem ministrstvu za energijo.

Ameriški znanstveniki si seveda želijo ponovno pridobiti vodilni položaj, ki so ga imeli pred petimi leti, in delajo na sistemu, ki jim bo to omogočal. Gradijo ga v nacionalnem laboratoriju Oak Ridge v Tennesseeju. Vrh (2), superračunalnik, ki naj bi bil zagnan pozneje v tem letu. Prekaša moč Sunway TaihuLight. Uporabljal se bo za testiranje in razvoj novih materialov, ki so močnejši in lažji, za simulacijo notranjosti Zemlje z uporabo akustičnih valov in za podporo projektom astrofizike, ki raziskujejo izvor vesolja.

2. Prostorski načrt superračunalnika Summit

V omenjenem nacionalnem laboratoriju Argonne znanstveniki kmalu načrtujejo izdelavo še hitrejše naprave. Poznan kot A21Zmogljivost naj bi dosegla 200 petaflopsov.

V superračunalniški dirki sodeluje tudi Japonska. Čeprav jo je pred kratkim nekoliko zasenčilo rivalstvo ZDA in Kitajske, je ta država tista, ki namerava lansirati ABKI sistem (), ki ponuja 130 petaflops moči. Japonci upajo, da bo takšen superračunalnik mogoče uporabiti za razvoj AI (umetne inteligence) ali globokega učenja.

Medtem se je Evropski parlament pravkar odločil, da bo zgradil superračunalnik za milijardo evrov. Ta računalniška pošast bo začela svoje delo za raziskovalna središča naše celine na prelomu med leti 2022 in 2023. Stroj bo vgrajen znotraj Projekt EuroGPCnjegovo gradnjo pa bodo financirale države članice – tako bo pri tem projektu sodelovala tudi Poljska. Njegova predvidena moč se običajno imenuje "pre-exascale".

Do zdaj ima Kitajska po lestvici iz leta 2017 od petsto najhitrejših superračunalnikov na svetu 202 takšna stroja (40 %), medtem ko Amerika nadzoruje 144 (29 %).

Kitajska uporablja tudi 35 % svetovne računalniške moči v primerjavi s 30 % v ZDA. Naslednje države z največ superračunalniki na seznamu so Japonska (35 sistemov), Nemčija (20), Francija (18) in Združeno kraljestvo (15). Omeniti velja, da ne glede na državo izvora vseh petsto najmočnejših superračunalnikov uporablja različne različice Linuxa ...

Sami oblikujejo

Superračunalniki so že dragoceno orodje, ki podpira znanstveno in tehnološko industrijo. Raziskovalcem in inženirjem omogočajo stalen napredek (in včasih celo velike skoke) na področjih, kot so biologija, vremensko in podnebno napovedovanje, astrofizika in jedrsko orožje.

Ostalo je odvisno od njihove moči. V naslednjih desetletjih lahko uporaba superračunalnikov bistveno spremeni gospodarski, vojaški in geopolitični položaj tistih držav, ki imajo dostop do tovrstne vrhunske infrastrukture.

Napredek na tem področju je tako hiter, da je načrtovanje novih generacij mikroprocesorjev že postalo pretežko tudi za številne človeške vire. Iz tega razloga napredna računalniška programska oprema in superračunalniki vse bolj igrajo vodilno vlogo pri razvoju računalnikov, tudi tistih s predpono »super«.

3. Japonski superračunalnik

Farmacevtska podjetja bodo kmalu lahko v celoti delovala zahvaljujoč računalniškim velemočem obdelava ogromno človeških genomov, živali in rastline, ki bodo pomagale pri ustvarjanju novih zdravil in zdravil za različne bolezni.

Še en razlog (pravzaprav eden glavnih), zakaj vlade toliko vlagajo v razvoj superračunalnikov. Učinkovitejša vozila bodo bodočim vojaškim voditeljem pomagala razviti jasne bojne strategije v vseh bojnih razmerah, omogočila razvoj učinkovitejših orožnih sistemov ter podprla organe pregona in obveščevalne službe pri vnaprejšnjem prepoznavanju potencialnih groženj.

Ni dovolj moči za simulacijo možganov

Novi superračunalniki bi morali pomagati pri dešifriranju naravnega superračunalnika, ki ga poznamo že dolgo časa – človeških možganov.

Mednarodna skupina znanstvenikov je nedavno razvila algoritem, ki predstavlja pomemben nov korak pri modeliranju nevronskih povezav možganov. Novo NI algoritma, opisan v dokumentu z odprtim dostopom, objavljenem v Frontiers in Neuroinformatics, naj bi simuliral 100 milijard medsebojno povezanih nevronov človeških možganov na superračunalnikih. V delo so sodelovali znanstveniki iz nemškega raziskovalnega centra Jülich, norveške univerze za naravoslovje, univerze v Aachnu, japonskega inštituta RIKEN in kraljevega tehnološkega inštituta KTH v Stockholmu.

Od leta 2014 se na superračunalnikih RIKEN in JUQUEEN v superračunalniškem centru Jülich v Nemčiji izvajajo obsežne simulacije nevronskih omrežij, ki simulirajo povezave približno 1 % nevronov v človeških možganih. Zakaj le toliko? Ali lahko superračunalniki simulirajo celotne možgane?

Razlaga Susanne Kunkel iz švedskega podjetja KTH.

Med simulacijo je treba nevronski akcijski potencial (kratke električne impulze) poslati na približno vseh 100 ljudi. majhni računalniki, imenovani vozlišča, od katerih je vsak opremljen s številnimi procesorji, ki izvajajo dejanske izračune. Vsako vozlišče preveri, kateri od teh impulzov so povezani z navideznimi nevroni, ki obstajajo v tem vozlišču.

4. Modeliranje možganskih povezav nevronov, t.j. smo šele na začetku poti (1%)

Očitno se količina računalniškega pomnilnika, ki ga potrebujejo procesorji za te dodatne bite na nevron, povečuje z velikostjo nevronske mreže. Da bi presegli 1-odstotno simulacijo celotnih človeških možganov (4), bi bilo potrebno XNUMX-krat več pomnilnika kot je danes na voljo v vseh superračunalnikih. Zato bi bilo mogoče govoriti o pridobitvi simulacije celotnih možganov le v kontekstu prihodnjih eksaskalnih superračunalnikov. Tu bi morala delovati naslednja generacija algoritma NEST.

TOP-5 superračunalnikov na svetu

1. Sanway TaihuLight – Superračunalnik s 93 PFLOPS, ki je bil predstavljen leta 2016 v mestu Wuxi na Kitajskem. Od junija 2016 je na vrhu seznama TOP500 superračunalnikov z največjo računalniško močjo na svetu.

2. Tianhe-2 (Mlečna pot-2) je superračunalnik s 33,86 PFLOPS, ki ga je izdelal NUDT () na Kitajskem. Od junija 2013

do junija 2016 je bil najhitrejši superračunalnik na svetu.

3. Pease Dynt - zasnova, ki jo je razvil Cray, nameščena v švicarskem nacionalnem superračunalniškem centru (). Pred kratkim je bil nadgrajen - pospeševalnike Nvidia Tesla K20X so zamenjali z novimi, Tesla P100, kar je poleti 2017 omogočilo dvig računalniške moči z 9,8 na 19,6 PFLOPS.

4. Gyokou je superračunalnik, ki sta ga razvila ExaScaler in PEZY Computing. Nahaja se pri Japonski agenciji za pomorsko znanost in tehnologijo (JAMSTEC) inštituta za geoznanosti Yokohama; v istem nadstropju kot simulator Zemlje. Moč: 19,14 PFLOPs.

5. Titan je superračunalnik 17,59 PFLOPS proizvajalca Cray Inc. in začela oktobra 2012 v Nacionalnem laboratoriju Oak Ridge v Združenih državah Amerike. Od novembra 2012 do junija 2013 je bil Titan najhitrejši superračunalnik na svetu. Trenutno je na petem mestu, a je še vedno najhitrejši superračunalnik v ZDA.

Tekmujejo tudi za kvantno prevlado

IBM meni, da bodo v naslednjih petih letih začeli oddajati ne superračunalniki, ki temeljijo na tradicionalnih silikonskih čipih. Po mnenju raziskovalcev podjetja industrija šele začenja razumeti, kako je mogoče uporabiti kvantne računalnike. Inženirji naj bi odkrili prve večje aplikacije za te stroje v samo petih letih.

Kvantni računalniki uporabljajo računalniško enoto, imenovano kubitem. Navadni polprevodniki predstavljajo informacije v obliki zaporedij 1 in 0, medtem ko kubiti kažejo kvantne lastnosti in lahko hkrati izvajajo izračune kot 1 in 0. To pomeni, da lahko dva kubita hkrati predstavljata zaporedja 1-0, 1-1, 0-1 . ., 0-0. Računalniška moč raste eksponentno z vsakim kubitom, tako da bi teoretično lahko imel kvantni računalnik s samo 50 kubiti večjo procesorsko moč kot najmočnejši superračunalniki na svetu.

D-Wave Systems že prodaja kvantni računalnik, ki naj bi ga bilo 2. kubiti. Vendar D-Wav kopijee(5) so sporne. Čeprav so jih nekateri raziskovalci dobro uporabili, še vedno niso presegli klasičnih računalnikov in so uporabni le za določene razrede optimizacijskih problemov.

5. D-Wave kvantni računalniki

Pred nekaj meseci je Googlov Quantum AI Lab pokazal nov 72-kubitni kvantni procesor, imenovan ščetinasti stožci (6). Morda bo kmalu dosegel "kvantno prevlado" s tem, da bo presegel klasični superračunalnik, vsaj ko gre za reševanje nekaterih problemov. Ko kvantni procesor pokaže dovolj nizko stopnjo napak pri delovanju, je lahko učinkovitejši od klasičnega superračunalnika z dobro definirano nalogo IT.

6. Kvantni procesor Bristlecone 72 qubit

Naslednji na vrsti je bil Googlov procesor, saj je januarja denimo Intel napovedal svoj kvantni sistem s 49 kubitami, prej pa je IBM predstavil 50-kubitno različico. intel čip, dolga, je inovativen tudi na druge načine. To je prvo "nevromorfno" integrirano vezje, zasnovano tako, da posnema, kako se človeški možgani učijo in razumejo. Je "popolnoma funkcionalen" in bo raziskovalnim partnerjem na voljo pozneje v tem letu.

Vendar je to šele začetek, saj za spopadanje s silicijevimi pošastmi potrebujete z milijone kubitov. Skupina znanstvenikov z nizozemske tehnične univerze v Delftu upa, da je način za dosego takšnega obsega uporaba silicija v kvantnih računalnikih, saj so njihovi člani našli rešitev, kako uporabiti silicij za ustvarjanje programabilnega kvantnega procesorja.

V svoji študiji, objavljeni v reviji Nature, je nizozemska ekipa nadzorovala rotacijo enega samega elektrona z uporabo mikrovalovne energije. V siliciju bi se elektron vrtel navzgor in navzdol hkrati in ga učinkovito držal na mestu. Ko je bilo to doseženo, je ekipa povezala dva elektrona skupaj in ju programirala za izvajanje kvantnih algoritmov.

Možno je bilo ustvariti na osnovi silicija dvobitni kvantni procesor.

Dr Tom Watson, eden od avtorjev študije, je za BBC pojasnil. Če Watsonu in njegovi ekipi uspe zliti še več elektronov, bi to lahko vodilo v upor. qubit procesorjito nas bo pripeljalo korak bližje kvantnim računalnikom prihodnosti.

- Kdor zgradi popolnoma delujoč kvantni računalnik, bo vladal svetu Manas Mukherjee z Nacionalne univerze v Singapurju in glavni raziskovalec v Nacionalnem centru za kvantno tehnologijo je pred kratkim povedal v intervjuju. Tekma med največjimi tehnološkimi podjetji in raziskovalnimi laboratoriji je trenutno usmerjena v t.i kvantno prevlado, točka, na kateri lahko kvantni računalnik izvaja izračune, ki presegajo vse, kar lahko ponudijo najnaprednejši sodobni računalniki.

Zgornji primeri dosežkov Googla, IBM-a in Intela kažejo, da na tem področju prevladujejo podjetja iz ZDA (in s tem države). Pred kratkim pa je kitajski Alibaba Cloud izdal platformo za računalništvo v oblaku, ki temelji na 11-kubitnem procesorju, ki znanstvenikom omogoča testiranje novih kvantnih algoritmov. To pomeni, da Kitajska na področju kvantnih računalniških blokov tudi ne prekrije hrušk s pepelom.

Vendar pa prizadevanja za ustvarjanje kvantnih superračunalnikov niso samo navdušena nad novimi možnostmi, ampak povzročajo tudi polemike.

Pred nekaj meseci je med Mednarodno konferenco o kvantnih tehnologijah v Moskvi Alexander Lvovsky (7) iz Ruskega kvantnega centra, ki je tudi profesor fizike na kanadski univerzi v Calgaryju, dejal, da kvantni računalniki orodje za uničenjebrez ustvarjanja.

7. Profesor Alexander Lvovsky

Kaj je mislil? Najprej digitalna varnost. Trenutno so vse občutljive digitalne informacije, ki se prenašajo po internetu, šifrirane zaradi zaščite zasebnosti zainteresiranih strani. Videli smo že primere, ko bi hekerji lahko te podatke prestregli z zlomom šifriranja.

Po besedah ​​Lvova bo pojav kvantnega računalnika kibernetski kriminalcem le olajšal delo. Nobeno orodje za šifriranje, ki ga poznamo danes, se ne more zaščititi pred procesorsko močjo pravega kvantnega računalnika.

Zdravstveni kartoni, finančni podatki in celo skrivnosti vlad in vojaških organizacij bi bili na voljo v ponvi, kar bi pomenilo, kot ugotavlja Lvovsky, da bi nova tehnologija lahko ogrozila celoten svetovni red. Drugi strokovnjaki menijo, da so strahovi Rusov neutemeljeni, saj bo ustvarjanje pravega kvantnega superračunalnika omogočilo tudi začeti kvantno kriptografijo, velja za neuničljivega.

Drug pristop

Poleg tradicionalnih računalniških tehnologij in razvoja kvantnih sistemov se različni centri ukvarjajo z drugimi metodami za gradnjo superračunalnikov prihodnosti.

Ameriška agencija DARPA financira šest centrov za alternativne rešitve računalniškega oblikovanja. Arhitektura, ki se uporablja v sodobnih strojih, se običajno imenuje von Neumannova arhitekturaJoj, star je že sedemdeset let. Cilj podpore obrambne organizacije univerzitetnim raziskovalcem je razviti pametnejši pristop k ravnanju z velikimi količinami podatkov kot kdaj koli prej.

Medpomnilnik in vzporedno računalništvo Tukaj je nekaj primerov novih metod, na katerih delajo te ekipe. drugega ADA (), ki olajša razvoj aplikacij s pretvorbo CPE in pomnilniških komponent z moduli v en sklop, namesto da bi se ukvarjali z vprašanji njihove povezave na matični plošči.

Lani je skupina raziskovalcev iz Združenega kraljestva in Rusije uspešno dokazala, da je ta tip "Čarobni prah"iz katerih so sestavljeni svetloba in snov - navsezadnje boljši v "zmogljivosti" tudi od najmočnejših superračunalnikov.

Znanstveniki z britanskih univerz Cambridge, Southampton in Cardiff ter ruskega inštituta Skolkovo so uporabili kvantne delce, znane kot polaritoniki ga lahko opredelimo kot nekaj med svetlobo in snovjo. To je popolnoma nov pristop k računalniškemu računalniku. Po mnenju znanstvenikov lahko predstavlja osnovo za nov tip računalnika, ki je sposoben reševati trenutno nerešljiva vprašanja – na različnih področjih, kot so biologija, finance in vesoljska potovanja. Rezultati študije so objavljeni v reviji Nature Materials.

Ne pozabite, da današnji superračunalniki zmorejo le majhen del težav. Celo hipotetični kvantni računalnik, če bo končno zgrajen, bo v najboljšem primeru zagotovil kvadratno hitrost za reševanje najbolj zapletenih problemov. Medtem pa polaritoni, ki ustvarjajo "pravljični prah", nastanejo z aktiviranjem plasti atomov galija, arzena, indija in aluminija z laserskimi žarki.

Elektroni v teh plasteh absorbirajo in oddajajo svetlobo določene barve. Polaritoni so deset tisočkrat lažji od elektronov in lahko dosežejo zadostno gostoto, da povzročijo novo stanje snovi, znano kot Kondenzat Bose-Einstein (osem). Kvantne faze polaritonov v njem so sinhronizirane in tvorijo en sam makroskopski kvantni objekt, ki ga je mogoče zaznati z meritvami fotoluminiscence.

8. Izris, ki prikazuje Bose-Einsteinov kondenzat

Izkazalo se je, da lahko v tem posebnem stanju polaritonski kondenzat reši problem optimizacije, ki smo ga omenili pri opisovanju kvantnih računalnikov, veliko učinkoviteje kot procesorji, ki temeljijo na kubitu. Avtorji britansko-ruskih študij so pokazali, da so pri kondenzaciji polaritonov njihove kvantne faze razporejene v konfiguracijo, ki ustreza absolutnemu minimumu kompleksne funkcije.

"Smo na začetku raziskovanja potenciala polaritonskih ploskev za reševanje kompleksnih problemov," piše soavtor Nature Materials prof. Pavlos Lagoudakis, vodja laboratorija za hibridno fotoniko na Univerzi v Southamptonu. "Trenutno svojo napravo prilagajamo na stotine vozlišč, medtem ko preizkušamo osnovno procesorsko moč."

V teh poskusih iz sveta subtilnih kvantnih faz svetlobe in snovi se zdi, da so celo kvantni procesorji nekaj okornega in trdno povezanega z realnostjo. Kot vidite, znanstveniki ne delajo le na superračunalnikih jutrišnjega dne in na strojih pojutrišnjega, ampak že načrtujejo, kaj se bo zgodilo pojutrišnjem.

Na tej točki bo doseganje eksaskale precejšen izziv, potem pa boste razmišljali o naslednjih mejnikih na lestvici flopa (9). Kot ste morda uganili, samo dodajanje procesorjev in pomnilnika temu ni dovolj. Če je verjeti znanstvenikom, nam bo doseganje tako močne računalniške moči omogočilo reševanje megaproblemov, ki jih poznamo, kot je dešifriranje raka ali analiza astronomskih podatkov.

9. Prihodnost superračunalništva

Poveži vprašanje z odgovorom

Kaj sledi?

No, v primeru kvantnih računalnikov se porajajo vprašanja, za kaj naj bi jih uporabljali. Po starem pregovoru računalniki rešujejo probleme, ki jih brez njih ne bi bilo. Zato bi verjetno morali najprej zgraditi te futuristične superstroje. Potem se bodo težave pojavile same od sebe.

Na katerih področjih so lahko kvantni računalniki uporabni?

Umetna inteligenca. AI () deluje po principu učenja skozi izkušnje, ki postaja vse bolj natančna, ko prejmemo povratne informacije in dokler računalniški program ne postane "pameten". Povratne informacije temeljijo na izračunih verjetnosti številnih možnih možnosti. Že vemo, da Lockheed Martin na primer namerava uporabiti svoj kvantni računalnik D-Wave za testiranje programske opreme avtopilota, ki je trenutno preveč zapletena za klasične računalnike, Google pa uporablja kvantni računalnik za razvoj programske opreme, ki lahko razlikuje avtomobile od znamenitosti.

Molekularno modeliranje. Zahvaljujoč kvantnim računalnikom bo mogoče natančno modelirati molekularne interakcije in iskati optimalne konfiguracije za kemijske reakcije. Kvantna kemija je tako zapletena, da lahko sodobni digitalni računalniki analizirajo le najpreprostejše molekule. Kemične reakcije so kvantne narave, ker ustvarjajo močno zapletena kvantna stanja, ki se prekrivajo, tako da lahko popolnoma razviti kvantni računalniki zlahka ocenijo tudi najbolj zapletene procese. Google že ima razvoj na tem področju – modelirali so molekulo vodika. Rezultat bodo učinkovitejši izdelki, od sončnih kolektorjev do zdravil.

Kriptografija. Varnostni sistemi so danes odvisni od učinkovite primarne generacije. To je mogoče doseči z digitalnimi računalniki z upoštevanjem vseh možnih dejavnikov, vendar je zaradi velike količine časa, potrebnega za to, "razbijanje kode" drago in nepraktično. Medtem lahko kvantni računalniki to počnejo eksponentno, učinkoviteje kot digitalni stroji, kar pomeni, da bodo današnje varnostne metode kmalu zastarele. Obstajajo tudi obetavne metode kvantnega šifriranja, ki se razvijajo, da bi izkoristili enosmerno naravo kvantne zapletenosti. Omrežja po celem mestu so že dokazali v več državah, kitajski znanstveniki pa so pred kratkim sporočili, da uspešno pošiljajo zapletene fotone iz "kvantnega" satelita v orbiti na tri ločene bazne postaje nazaj na Zemljo.

Finančno modeliranje. Sodobni trgi so med najkompleksnejšimi obstoječimi sistemi. Čeprav je bil razvit znanstveni in matematični aparat za njihov opis in nadzor, je učinkovitost tovrstnih dejavnosti še vedno v veliki meri nezadostna zaradi temeljne razlike med znanstvenimi disciplinami: ni nadzorovanega okolja, v katerem bi lahko izvajali poskuse. Za rešitev tega problema so se vlagatelji in analitiki obrnili na kvantno računalništvo. Ena takojšnja korist je, da je naključnost, ki je neločljivo povezana s kvantnimi računalniki, skladna s stohastično naravo finančnih trgov. Vlagatelji pogosto želijo oceniti porazdelitev rezultatov v zelo velikem številu naključno ustvarjenih scenarijev.

Vremenska napoved. Glavni ekonomist NOAA Rodney F. Weiher trdi, da je skoraj 30 % ameriškega BDP (6 bilijonov dolarjev) neposredno ali posredno odvisno od vremena. za proizvodnjo hrane, transport in maloprodajo. Tako bi bila zmožnost boljšega predvidevanja avre zelo uporabna na mnogih področjih, da ne omenjamo daljšega časa, namenjenega zaščiti pred naravnimi nesrečami. Nacionalna meteorološka veja Združenega kraljestva, Met Office, je že začela vlagati v takšne inovacije, da bi izpolnila potrebe po moči in razširljivosti, s katerimi se bo morala soočiti od leta 2020 naprej, in objavila poročilo o lastnih računalniških potrebah exascale.

Fizika delcev. Modeli fizike trdnih delcev so pogosto izjemno kompleksne, zapletene rešitve, ki zahtevajo veliko računskega časa za numerične simulacije. Zaradi tega so idealni za kvantno računalništvo in znanstveniki so to že izkoristili. Raziskovalci na Univerzi v Innsbrucku in Inštitutu za kvantno optiko in kvantne informacije (IQOQI) so nedavno uporabili programabilni kvantni sistem za izvedbo te simulacije. Glede na objavo v Nature je skupina uporabila preprosto različico kvantnega računalnika, v katerem so ioni izvajali logične operacije, osnovne korake vsakega računalniškega izračuna. Simulacija je pokazala popolno skladnost z resničnimi eksperimenti opisane fizike. pravi teoretični fizik Peter Zoller. -