L'orizzonte del primo - e oltre...

Da un lato, dovrebbero aiutarci a sconfiggere il cancro, prevedere con precisione il tempo e padroneggiare la fusione nucleare. D'altra parte, si teme che possano causare distruzione globale o schiavizzare l'umanità. Al momento, tuttavia, i mostri computazionali non sono ancora in grado di fare un grande bene e un male universale allo stesso tempo.

Negli anni '60, i computer più efficienti avevano il potere megaflop (milioni di operazioni in virgola mobile al secondo). Primo computer con potenza di elaborazione sopra 1 GPL (gigaflop) era Cry 2, prodotto da Cray Research nel 1985. Il primo modello con potenza di elaborazione superiore a 1 TFLOPS (teraflop) era Rosso ASCI, creato da Intel nel 1997. Potenza 1 PFLOPS (petaflop) raggiunta Roadrunner, rilasciato da IBM nel 2008.

L'attuale record di potenza di calcolo appartiene alla cinese Sunway TaihuLight ed è di 9 PFLOPS.

Anche se, come puoi vedere, le macchine più potenti non hanno ancora raggiunto centinaia di petaflop, sempre di più sistemi a esascalain cui il potere deve essere preso in considerazione exaflopsach (EFLOPS), cioè circa 1018 operazioni al secondo. Tuttavia, tali strutture sono ancora solo nella fase di progetti di vari gradi di sofisticatezza.

RIDUZIONI (, operazioni in virgola mobile al secondo) è un'unità di potenza di calcolo utilizzata principalmente nelle applicazioni scientifiche. È più versatile del blocco MIPS utilizzato in precedenza, il che significa il numero di istruzioni del processore al secondo. Un flop non è un SI, ma può essere interpretato come un'unità di 1/s.

Hai bisogno di un'exascale per il cancro

Un exaflop, o mille petaflop, è più di tutti i primi XNUMX supercomputer messi insieme. Gli scienziati sperano che una nuova generazione di macchine con tale potenza porti scoperte in vari campi.

La potenza di elaborazione Exascale combinata con tecnologie di apprendimento automatico in rapido progresso dovrebbe aiutare, ad esempio, finalmente decifrare il codice del cancro. La quantità di dati che i medici devono avere per diagnosticare e curare il cancro è così grande che è difficile per i normali computer far fronte a questo compito. In un tipico studio di biopsia su un singolo tumore, vengono effettuate più di 8 milioni di misurazioni, durante le quali i medici analizzano il comportamento del tumore, la sua risposta al trattamento farmacologico e l'effetto sul corpo del paziente. Questo è un vero oceano di dati.

ha affermato Rick Stevens dell'Argonne Laboratory del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti (DOE). -

Combinando la ricerca medica con la potenza di calcolo, gli scienziati stanno lavorando CANDELA sistema di rete neurale (). Ciò consente di prevedere e sviluppare un piano di trattamento su misura per le esigenze individuali di ciascun paziente. Ciò aiuterà gli scienziati a comprendere le basi molecolari delle interazioni proteiche chiave, a sviluppare modelli predittivi di risposta ai farmaci e a suggerire strategie terapeutiche ottimali. Argonne ritiene che i sistemi exascale saranno in grado di eseguire l'applicazione CANDLE da 50 a 100 volte più velocemente delle più potenti supermacchine conosciute oggi.

Pertanto, non vediamo l'ora della comparsa dei supercomputer exascale. Tuttavia, le prime versioni non appariranno necessariamente negli Stati Uniti. Naturalmente, gli Stati Uniti sono in corsa per crearli e il governo locale in un progetto noto come Aurora collabora con AMD, IBM, Intel e Nvidia, cercando di anticipare i concorrenti stranieri. Tuttavia, ciò non dovrebbe accadere prima del 2021. Nel frattempo, nel gennaio 2017, gli esperti cinesi hanno annunciato la creazione di un prototipo exascale. Un modello pienamente funzionante di questo tipo di unità computazionale è - Tianhe-3 - tuttavia, è improbabile che sia pronto nei prossimi anni.

I cinesi tengono duro

Il fatto è che dal 2013 gli sviluppi cinesi sono in cima alla lista dei computer più potenti del mondo. Ha dominato per anni Tianhe-2e ora la palma appartiene al menzionato Sunway TaihuLight. Si ritiene che queste due macchine più potenti del Regno di Mezzo siano molto più potenti di tutti i ventuno supercomputer del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti.

Gli scienziati americani, ovviamente, vogliono riconquistare la posizione di leadership che detenevano cinque anni fa e stanno lavorando a un sistema che consentirà loro di farlo. È in costruzione presso l'Oak Ridge National Laboratory nel Tennessee. vertice (2), un supercomputer previsto per la messa in servizio entro la fine dell'anno. Supera la potenza di Sunway TaihuLight. Sarà utilizzato per testare e sviluppare nuovi materiali più resistenti e leggeri, per simulare l'interno della Terra utilizzando onde acustiche e per supportare progetti di astrofisica che indagano sull'origine dell'universo.

2. Piano spaziale del supercomputer Summit

Presso il citato Argonne National Laboratory, gli scienziati pianificano presto di costruire un dispositivo ancora più veloce. Conosciuto come A21Le prestazioni dovrebbero raggiungere i 200 petaflop.

Anche il Giappone partecipa alla corsa ai supercomputer. Sebbene di recente sia stato in qualche modo oscurato dalla rivalità tra Stati Uniti e Cina, è questo paese che prevede di lanciarsi Sistema ABKI (), offrendo 130 petaflop di potenza. I giapponesi sperano che un tale supercomputer possa essere utilizzato per sviluppare l'IA (intelligenza artificiale) o il deep learning.

Nel frattempo, il Parlamento europeo ha appena deciso di costruire un supercomputer da un miliardo di euro dell'UE. Questo mostro informatico inizierà il suo lavoro per i centri di ricerca del nostro continente a cavallo tra il 2022 e il 2023. La macchina sarà costruita all'interno Progetto EuroGPCe la sua costruzione sarà finanziata dagli Stati membri, quindi anche la Polonia parteciperà a questo progetto. Il suo potere previsto è comunemente indicato come "pre-esascala".

Finora, secondo la classifica del 2017, dei cinquecento supercomputer più veloci al mondo, la Cina ha 202 macchine di questo tipo (40%), mentre l'America ne controlla 144 (29%).

La Cina utilizza anche il 35% della potenza di calcolo mondiale rispetto al 30% degli Stati Uniti. I prossimi paesi con il maggior numero di supercomputer nell'elenco sono il Giappone (35 sistemi), la Germania (20), la Francia (18) e il Regno Unito (15). Vale la pena notare che, indipendentemente dal paese di origine, tutti e cinquecento i supercomputer più potenti utilizzano versioni diverse di Linux ...

Si progettano da soli

I supercomputer sono già uno strumento prezioso a supporto delle industrie della scienza e della tecnologia. Consentono a ricercatori e ingegneri di fare progressi costanti (e talvolta anche enormi balzi in avanti) in aree come la biologia, le previsioni meteorologiche e climatiche, l'astrofisica e le armi nucleari.

Il resto dipende dal loro potere. Nei prossimi decenni, l'uso dei supercomputer può cambiare in modo significativo la situazione economica, militare e geopolitica di quei paesi che hanno accesso a questo tipo di infrastrutture all'avanguardia.

I progressi in questo campo sono così rapidi che la progettazione di nuove generazioni di microprocessori è già diventata troppo difficile anche per numerose risorse umane. Per questo motivo, software informatici avanzati e supercomputer stanno assumendo sempre più un ruolo di primo piano nello sviluppo dei computer, compresi quelli con il prefisso "super".

3. Supercomputer giapponese

Le aziende farmaceutiche saranno presto in grado di operare pienamente grazie ai superpoteri informatici elaborare un numero enorme di genomi umani, animali e piante che contribuiranno a creare nuovi farmaci e trattamenti per varie malattie.

Un altro motivo (in realtà uno dei principali) per cui i governi stanno investendo così tanto nello sviluppo dei supercomputer. Veicoli più efficienti aiuteranno i futuri leader militari a sviluppare strategie di combattimento chiare in qualsiasi situazione di combattimento, consentiranno lo sviluppo di sistemi d'arma più efficaci e supporteranno le forze dell'ordine e le agenzie di intelligence nell'identificazione in anticipo di potenziali minacce.

Potenza insufficiente per la simulazione del cervello

I nuovi supercomputer dovrebbero aiutare a decifrare il supercomputer naturale a noi noto da molto tempo: il cervello umano.

Un team internazionale di scienziati ha recentemente sviluppato un algoritmo che rappresenta un nuovo importante passo nella modellazione delle connessioni neurali del cervello. Nuovo NESSUN algoritmo, descritto in un documento ad accesso aperto pubblicato su Frontiers in Neuroinformatics, dovrebbe simulare 100 miliardi di neuroni cerebrali umani interconnessi su supercomputer. Nel lavoro sono stati coinvolti scienziati del centro di ricerca tedesco Jülich, dell'Università norvegese di scienze della vita, dell'Università di Aquisgrana, dell'Istituto giapponese RIKEN e del KTH Royal Institute of Technology di Stoccolma.

Dal 2014, le simulazioni di reti neurali su larga scala sono state eseguite sui supercomputer RIKEN e JUQUEEN presso il Jülich Supercomputing Center in Germania, simulando le connessioni di circa l'1% dei neuroni nel cervello umano. Perché solo così tanti? I supercomputer possono simulare l'intero cervello?

Susanne Kunkel dell'azienda svedese KTH spiega.

Durante la simulazione, un potenziale d'azione neuronale (brevi impulsi elettrici) deve essere inviato a circa tutte le 100 persone. piccoli computer, detti nodi, ciascuno dotato di un certo numero di processori che effettuano i calcoli veri e propri. Ogni nodo controlla quali di questi impulsi sono correlati ai neuroni virtuali che esistono in questo nodo.

4. Modellazione delle connessioni cerebrali dei neuroni, ad es. siamo solo all'inizio del viaggio (1%)

Ovviamente, la quantità di memoria del computer richiesta dai processori per questi bit aggiuntivi per neurone aumenta con la dimensione della rete neurale. Andare oltre la simulazione dell'1% dell'intero cervello umano (4) richiederebbe XNUMX volte più memoria rispetto a ciò che è disponibile in tutti i supercomputer oggi. Pertanto, si potrebbe parlare di ottenere una simulazione dell'intero cervello solo nel contesto di futuri supercomputer exascale. È qui che dovrebbe funzionare l'algoritmo NEST di prossima generazione.

TOP-5 supercomputer del mondo

1. Sanway TaihuLight – Un supercomputer da 93 PFLOPS lanciato nel 2016 a Wuxi, in Cina. Da giugno 2016 è in cima alla lista TOP500 dei supercomputer con la più alta potenza di calcolo al mondo.

2. Tianhe-2 (Via Lattea-2) è un supercomputer con una potenza di calcolo di 33,86 PFLOPS costruito da NUDT () in Cina. Da giugno 2013

fino a giugno 2016 era il supercomputer più veloce del mondo.

3. Pease Dynt - un progetto sviluppato da Cray, installato presso il Centro Nazionale Svizzero di Supercalcolo (). È stato recentemente aggiornato: gli acceleratori Nvidia Tesla K20X sono stati sostituiti con quelli nuovi, Tesla P100, che hanno permesso di aumentare la potenza di calcolo da 2017 a 9,8 PFLOPS nell'estate del 19,6.

4. Gyoko è un supercomputer sviluppato da ExaScaler e PEZY Computing. Situato presso l'Agenzia giapponese per la scienza e la tecnologia marina (JAMSTEC) dell'Istituto di geoscienze di Yokohama; sullo stesso piano del simulatore terrestre. Potenza: 19,14 PFLOP.

5. titano è un supercomputer da 17,59 PFLOPS prodotto da Cray Inc. e lanciato nell'ottobre 2012 presso l'Oak Ridge National Laboratory negli Stati Uniti. Da novembre 2012 a giugno 2013, Titan è stato il supercomputer più veloce del mondo. Attualmente è al quinto posto, ma è ancora il supercomputer più veloce degli Stati Uniti.

Competono anche per la supremazia nel quantum

IBM ritiene che nei prossimi cinque anni, non supercomputer basati sui tradizionali chip di silicio, ma inizieranno a trasmettere. L'industria sta appena iniziando a capire come utilizzare i computer quantistici, secondo i ricercatori dell'azienda. Gli ingegneri dovrebbero scoprire le prime grandi applicazioni per queste macchine in soli cinque anni.

I computer quantistici utilizzano un'unità di calcolo chiamata kubitem. I semiconduttori ordinari rappresentano informazioni sotto forma di sequenze di 1 e 0, mentre i qubit mostrano proprietà quantistiche e possono eseguire contemporaneamente calcoli come 1 e 0. Ciò significa che due qubit possono rappresentare contemporaneamente sequenze di 1-0, 1-1, 0-1 . ., 0-0. La potenza di calcolo cresce esponenzialmente con ogni qubit, quindi in teoria un computer quantistico con soli 50 qubit potrebbe avere più potenza di elaborazione rispetto ai supercomputer più potenti del mondo.

D-Wave Systems sta già vendendo un computer quantistico, di cui si dice che ce ne siano 2. qubit. Tuttavia Copie D-Wave(5) sono discutibili. Sebbene alcuni ricercatori li abbiano utilizzati al meglio, non hanno ancora superato i computer classici e sono utili solo per alcune classi di problemi di ottimizzazione.

5. Computer quantistici D-Wave

Alcuni mesi fa, il Google Quantum AI Lab ha mostrato un nuovo processore quantistico a 72 qubit chiamato coni di setola (6). Potrebbe presto raggiungere la "supremazia quantistica" superando un classico supercomputer, almeno quando si tratta di risolvere alcuni problemi. Quando un processore quantistico mostra un tasso di errore sufficientemente basso durante il funzionamento, può essere più efficiente di un supercomputer classico con un compito IT ben definito.

6. Processore quantistico a 72 qubit Bristlecone

Il prossimo in linea è stato il processore Google, perché a gennaio, ad esempio, Intel ha annunciato il proprio sistema quantistico a 49 qubit e in precedenza IBM ha introdotto una versione a 50 qubit. chip di informazioni, Loihi, è innovativo anche in altri modi. È il primo circuito integrato "neuromorfo" progettato per imitare il modo in cui il cervello umano apprende e comprende. È "completamente funzionante" e sarà disponibile per i partner di ricerca entro la fine dell'anno.

Tuttavia, questo è solo l'inizio, perché per poter affrontare i mostri di silicio, hai bisogno di z milioni di qubit. Un gruppo di scienziati dell'Università tecnica olandese di Delft spera che il modo per raggiungere tale scala sia usare il silicio nei computer quantistici, perché i loro membri hanno trovato una soluzione su come utilizzare il silicio per creare un processore quantistico programmabile.

Nel loro studio, pubblicato sulla rivista Nature, il team olandese ha controllato la rotazione di un singolo elettrone utilizzando l'energia delle microonde. Nel silicio, l'elettrone girerebbe su e giù allo stesso tempo, mantenendolo effettivamente in posizione. Una volta ottenuto ciò, il team ha collegato due elettroni insieme e li ha programmati per eseguire algoritmi quantistici.

È stato possibile creare sulla base del silicio processore quantistico a due bit.

Il dottor Tom Watson, uno degli autori dello studio, ha spiegato alla BBC. Se Watson e il suo team riescono a fondere ancora più elettroni, potrebbe portare a una ribellione. processori qubitquesto ci avvicinerà di un passo ai computer quantistici del futuro.

- Chiunque costruisca un computer quantistico perfettamente funzionante dominerà il mondo Manas Mukherjee della National University of Singapore e ricercatore principale presso il National Center for Quantum Technology ha recentemente affermato in un'intervista. La corsa tra le più grandi aziende tecnologiche e laboratori di ricerca è attualmente incentrata sulle cosiddette supremazia quantistica, il punto in cui un computer quantistico può eseguire calcoli al di là di qualsiasi cosa possano offrire i computer moderni più avanzati.

Gli esempi precedenti dei risultati conseguiti da Google, IBM e Intel indicano che le aziende degli Stati Uniti (e quindi dello stato) dominano in quest'area. Più recentemente, tuttavia, la cinese Alibaba Cloud ha rilasciato una piattaforma di cloud computing basata su processore a 11 qubit che consente agli scienziati di testare nuovi algoritmi quantistici. Ciò significa che anche la Cina nel campo dei blocchi di calcolo quantistico non copre le pere con la cenere.

Tuttavia, gli sforzi per creare supercomputer quantistici non solo sono entusiasti delle nuove possibilità, ma causano anche polemiche.

Alcuni mesi fa, durante la conferenza internazionale sulle tecnologie quantistiche a Mosca, Alexander Lvovsky (7) del Russian Quantum Center, che è anche professore di fisica all'Università di Calgary in Canada, ha affermato che i computer quantistici strumento di distruzionesenza creare.

7. Professor Alexander Lvovsky

Cosa intendeva? Innanzitutto la sicurezza digitale. Attualmente, tutte le informazioni digitali sensibili trasmesse su Internet sono crittografate per proteggere la privacy delle parti interessate. Abbiamo già visto casi in cui gli hacker potrebbero intercettare questi dati violando la crittografia.

Secondo Lvov, l'apparizione di un computer quantistico non farà che rendere più facile per i criminali informatici. Nessuno strumento di crittografia conosciuto oggi può proteggersi dalla potenza di elaborazione di un vero computer quantistico.

Le cartelle cliniche, le informazioni finanziarie e persino i segreti dei governi e delle organizzazioni militari sarebbero disponibili in un piatto, il che significherebbe, come osserva Lvovsky, che la nuova tecnologia potrebbe minacciare l'intero ordine mondiale. Altri esperti ritengono che i timori dei russi siano infondati, poiché consentirà anche la creazione di un vero supercomputer quantistico avviare la crittografia quantistica, è considerato indistruttibile.

Un altro approccio

Oltre alle tradizionali tecnologie informatiche e allo sviluppo di sistemi quantistici, vari centri stanno lavorando su altri metodi per costruire i supercomputer del futuro.

L'agenzia americana DARPA finanzia sei centri per soluzioni alternative di progettazione di computer. L'architettura utilizzata nelle macchine moderne è convenzionalmente chiamata architettura von NeumannOh, ha già settant'anni. Il supporto dell'organizzazione per la difesa ai ricercatori universitari mira a sviluppare un approccio più intelligente che mai alla gestione di grandi quantità di dati.

Buffering e calcolo parallelo Ecco alcuni esempi dei nuovi metodi su cui stanno lavorando questi team. Un altro ADA (), che semplifica lo sviluppo di applicazioni convertendo la CPU e i componenti di memoria con i moduli in un unico assieme, piuttosto che affrontare i problemi della loro connessione sulla scheda madre.

L'anno scorso, un team di ricercatori del Regno Unito e della Russia ha dimostrato con successo che il tipo "Polvere magica"di cui sono composti luce e materia - in definitiva superiore in "prestazioni" anche ai supercomputer più potenti.

Scienziati delle università britanniche di Cambridge, Southampton e Cardiff e del Russian Skolkovo Institute hanno utilizzato particelle quantistiche note come polaritoniche può essere definito come qualcosa tra luce e materia. Questo è un approccio completamente nuovo all'informatica. Secondo gli scienziati, può costituire la base di un nuovo tipo di computer in grado di risolvere questioni attualmente irrisolvibili - in vari campi, come la biologia, la finanza e i viaggi nello spazio. I risultati dello studio sono pubblicati sulla rivista Nature Materials.

Ricorda che i supercomputer di oggi possono gestire solo una piccola parte dei problemi. Anche un ipotetico computer quantistico, se finalmente costruito, fornirà nel migliore dei casi un'accelerazione quadratica per risolvere i problemi più complessi. Nel frattempo, i polaritoni che creano la "polvere di fata" vengono creati attivando strati di atomi di gallio, arsenico, indio e alluminio con raggi laser.

Gli elettroni in questi strati assorbono ed emettono luce di un certo colore. I polaritoni sono diecimila volte più leggeri degli elettroni e possono raggiungere una densità sufficiente per dare origine a un nuovo stato della materia noto come Condensato di Bose-Einstein (otto). Le fasi quantistiche dei polaritoni al suo interno sono sincronizzate e formano un singolo oggetto quantistico macroscopico, che può essere rilevato dalle misurazioni della fotoluminescenza.

8. Grafico che mostra un condensato di Bose-Einstein

Si scopre che in questo particolare stato, un condensato di polaritoni può risolvere il problema di ottimizzazione che abbiamo menzionato quando descriviamo i computer quantistici in modo molto più efficiente rispetto ai processori basati su qubit. Gli autori di studi anglo-russi hanno dimostrato che quando i polaritoni si condensano, le loro fasi quantistiche sono disposte in una configurazione corrispondente al minimo assoluto di una funzione complessa.

"Siamo all'inizio dell'esplorazione del potenziale dei grafici polaritoni per la risoluzione di problemi complessi", scrive il coautore di Nature Materials, il prof. Pavlos Lagoudakis, capo dell'Hybrid Photonics Laboratory presso l'Università di Southampton. "Attualmente stiamo ridimensionando il nostro dispositivo a centinaia di nodi mentre testiamo la potenza di elaborazione sottostante".

In questi esperimenti dal mondo delle fasi quantistiche sottili di luce e materia, anche i processori quantistici sembrano essere qualcosa di goffo e saldamente connesso con la realtà. Come puoi vedere, gli scienziati non stanno solo lavorando sui supercomputer di domani e sulle macchine di dopodomani, ma stanno già pianificando cosa accadrà dopodomani.

A questo punto raggiungere l'exascale sarà una bella sfida, quindi penserai alle prossime pietre miliari sulla scala del flop (9). Come avrai intuito, aggiungere solo processori e memoria a ciò non è sufficiente. Se dobbiamo credere agli scienziati, il raggiungimento di una potenza di calcolo così potente ci consentirà di risolvere megaproblemi a noi noti, come la decifrazione del cancro o l'analisi dei dati astronomici.

9. Il futuro del supercalcolo

Abbina la domanda alla risposta

Quali sono le prospettive?

Bene, nel caso dei computer quantistici, sorgono domande su cosa dovrebbero essere usati. Secondo il vecchio adagio, i computer risolvono problemi che senza di essi non esisterebbero. Quindi probabilmente dovremmo prima costruire queste supermacchine futuristiche. Quindi i problemi sorgeranno da soli.

In quali aree possono essere utili i computer quantistici?

Intelligenza artificiale. L'IA () funziona secondo il principio dell'apprendimento attraverso l'esperienza, che diventa sempre più accurato man mano che si riceve il feedback e fino a quando il programma per computer diventa "intelligente". Il feedback si basa sui calcoli delle probabilità di un certo numero di opzioni possibili. Sappiamo già che Lockheed Martin, ad esempio, prevede di utilizzare il suo computer quantistico D-Wave per testare il software di pilota automatico che è attualmente troppo complesso per i computer classici, e Google sta utilizzando un computer quantistico per sviluppare un software in grado di distinguere le auto dai punti di riferimento. .

Modellazione molecolare. Grazie ai computer quantistici sarà possibile modellare accuratamente le interazioni molecolari, cercando le configurazioni ottimali per le reazioni chimiche. La chimica quantistica è così complessa che i moderni computer digitali possono analizzare solo le molecole più semplici. Le reazioni chimiche sono di natura quantistica perché creano stati quantistici altamente intrecciati che si sovrappongono, quindi i computer quantistici completamente sviluppati possono valutare facilmente anche i processi più complessi. Google ha già sviluppi in questo settore: hanno modellato la molecola di idrogeno. Il risultato saranno prodotti più efficienti, dai pannelli solari ai medicinali.

Crittografia. I sistemi di sicurezza oggi dipendono da una generazione primaria efficiente. Ciò può essere ottenuto con i computer digitali esaminando ogni possibile fattore, ma l'enorme quantità di tempo necessaria per farlo rende la "rottura del codice" costosa e poco pratica. Nel frattempo, i computer quantistici possono farlo in modo esponenziale, in modo più efficiente rispetto alle macchine digitali, il che significa che i metodi di sicurezza odierni diventeranno presto obsoleti. Esistono anche promettenti metodi di crittografia quantistica che vengono sviluppati per sfruttare la natura unidirezionale dell'entanglement quantistico. Le reti urbane sono già state dimostrate in diversi paesi e gli scienziati cinesi hanno recentemente annunciato che stanno inviando con successo fotoni entangled da un satellite "quantistico" in orbita a tre stazioni base separate sulla Terra.

Modellazione finanziaria. I mercati moderni sono tra i sistemi più complessi esistenti. Nonostante sia stato sviluppato l'apparato scientifico e matematico per la loro descrizione e controllo, l'efficacia di tali attività è ancora ampiamente insufficiente a causa della fondamentale differenza tra le discipline scientifiche: non esiste un ambiente controllato in cui possano essere effettuati esperimenti. Per risolvere questo problema, investitori e analisti si sono rivolti all'informatica quantistica. Un vantaggio immediato è che la casualità inerente ai computer quantistici è coerente con la natura stocastica dei mercati finanziari. Gli investitori spesso vogliono valutare la distribuzione dei risultati in un numero molto elevato di scenari generati casualmente.

Previsioni del tempo. Il capo economista della NOAA Rodney F. Weiher afferma che quasi il 30% del PIL degli Stati Uniti ($ 6 trilioni) dipende direttamente o indirettamente dal tempo. per la produzione alimentare, il trasporto e la vendita al dettaglio. Pertanto, la capacità di prevedere meglio l'aura sarebbe molto utile in molte aree, per non parlare del tempo più lungo concesso per la protezione dai disastri naturali. Il braccio meteorologico nazionale del Regno Unito, il Met Office, ha già iniziato a investire in tali innovazioni per soddisfare le esigenze di potenza e scalabilità che dovrà affrontare dal 2020 in poi, e ha pubblicato un rapporto sulle proprie esigenze di calcolo exascale.

Fisica delle particelle. I modelli di fisica delle particelle solide sono spesso soluzioni estremamente complesse e intricate che richiedono molto tempo computazionale per le simulazioni numeriche. Questo li rende ideali per il calcolo quantistico e gli scienziati ne hanno già approfittato. I ricercatori dell'Università di Innsbruck e dell'Istituto per l'ottica quantistica e l'informazione quantistica (IQOQI) hanno recentemente utilizzato un sistema quantistico programmabile per eseguire questa simulazione. Secondo una pubblicazione su Nature, il gruppo ha utilizzato una versione semplice di un computer quantistico in cui gli ioni eseguivano operazioni logiche, i passaggi fondamentali di qualsiasi calcolo al computer. La simulazione ha mostrato un completo accordo con gli esperimenti reali della fisica descritta. afferma il fisico teorico Peter Zoller. -