केटी एलिस जोन्स, संपादक, पिलरक्यू द्वारा
ट्रैविस हंबल, ओक रिज लीडरशिप कंप्यूटिंग सुविधा (क्रेडिट: कार्लोस जोन्स / ओआरएनएल, यूएस डिपार्टमेंट ऑफ एनर्जी) के साथ सह-स्थित क्वांटम कंप्यूटिंग यूजर प्रोग्राम (क्यूसीयूपी) के निदेशक
जैसा कि उच्च-प्रदर्शन कंप्यूटिंग (HPC) समुदाय भविष्य की प्रणालियों को गति देने के समाधान के लिए मूर के कानून के कगार से परे देखता है, सबसे आगे एक तकनीक क्वांटम कंप्यूटिंग है, जो हर साल अरबों डॉलर की वैश्विक R&D फंडिंग जमा कर रही है।
शायद यह कोई आश्चर्य की बात नहीं है कि एचपीसी केंद्र - ओक रिज लीडरशिप कंप्यूटिंग सुविधा (ओएलसीएफ) समेत, दुनिया के पहले एक्सास्केल सुपरकंप्यूटर, फ्रंटियर का घर - क्वांटम सिस्टम का लाभ उठाने और अग्रिम करने के तरीके ढूंढ रहे हैं।
टेनेसी में ओक रिज नेशनल लेबोरेटरी (ओआरएनएल) में स्थित है और अमेरिकी ऊर्जा विभाग (डीओई), ओएलसीएफ द्वारा वित्त पोषित है। क्वांटम कम्प्यूटिंग उपयोगकर्ता कार्यक्रम (क्यूसीयूपी) विज्ञान में उपयोगकर्ताओं को प्रमुख, वाणिज्यिक क्वांटम कंप्यूटिंग सिस्टम तक दूरस्थ पहुंच प्रदान करता है। वर्तमान में, कार्यक्रम आईबीएम क्वांटम सर्विसेज और रिगेटी क्वांटम क्लाउड सर्विसेज के साथ-साथ क्वांटम ट्रैप्ड-आयन कंप्यूटर और एमुलेटर से विभिन्न सुपरकंडक्टिंग आर्किटेक्चर तक पहुंच प्रदान करता है। कार्यक्रम एक आयनक्यू ट्रैप्ड-आयन सिस्टम तक पहुंच की भी तैयारी कर रहा है।
इस साल एक नई पहल में, OLCF और QCUP एक हाइब्रिड आवंटन कार्यक्रम के माध्यम से क्वांटम और HPC को पाट रहे हैं जो QCUP के क्वांटम विक्रेताओं और OLCF के सुपर कंप्यूटरों तक दोहरी पहुँच प्रदान करता है।
क्यूसीयूपी के निदेशक ट्रैविस हम्बल ने कहा, "क्यूसीयूपी का उद्देश्य हमें यह समझने में मदद करना है कि [क्वांटम] तकनीक कैसे विकसित हो रही है और हमें यह अनुमान लगाने में मदद मिलती है कि हम उस तकनीक को अगली एचपीसी प्रणाली का हिस्सा कब बनाना चाहेंगे।"
विनम्र ओआरएनएल के निदेशक भी हैं क्वांटम साइंस सेंटर, जिसे एक अलग डीओई कार्यक्रम - राष्ट्रीय क्वांटम सूचना विज्ञान अनुसंधान केंद्र - के माध्यम से वित्त पोषित किया जाता है - लेकिन क्वांटम अनुसंधान और विकास में अतिव्यापी हितों को साझा करता है। वह "क्वांटम कंप्यूटिंग: ए फ्यूचर फॉर एचपीसी एक्सेलेरेशन?" के पैनलिस्ट होंगे। पर SC22 (शुक्रवार, 18 नवंबर को उच्च प्रदर्शन कंप्यूटिंग, नेटवर्किंग, भंडारण और विश्लेषण के लिए अंतर्राष्ट्रीय सम्मेलन)।
विनम्र ने कहा कि QCUP कुछ समस्याओं के लिए सबसे अच्छा काम करने के लिए क्वांटम कंप्यूटिंग सिस्टम की एक श्रृंखला प्रदान करता है और शास्त्रीय कंप्यूटिंग इस अन्वेषण का एक हिस्सा है। "हम अभी तक सबसे अच्छा हार्डवेयर नहीं जानते हैं और एप्लिकेशन कैसे मेल खाएंगे। क्वांटम कंप्यूटिंग, एक सिद्धांत के रूप में, हमें एक नया खेल का मैदान देता है जिसमें संगणना का परीक्षण करने के लिए, वैज्ञानिक खोज को सूचित करने के लिए, इसलिए यह उन समस्याओं के प्रकार को बदलता है जिन्हें हम वास्तव में गणना कर सकते हैं। एक सुपरकंप्यूटर शक्तिशाली होता है—लेकिन यह प्रतिबंधित भी होता है। हाइब्रिड दोनों दुनिया का सर्वश्रेष्ठ लेता है।
हालांकि, उन्होंने आगाह किया कि वर्तमान में कई एप्लिकेशन दोनों उपकरणों का अच्छा उपयोग नहीं करते हैं, और क्यूसीयूपी के नए क्वांटम-शास्त्रीय हाइब्रिड आवंटन का इरादा उन अनुप्रयोगों को ढूंढना है जो दोनों पर अच्छी तरह से चलते हैं।
फ्रंटियर सुपरकंप्यूटर
QCUP के लगभग 250 उपयोगकर्ता हैं और 2016 से एक आंतरिक प्रयोगशाला कार्यक्रम से वर्तमान उपयोगकर्ता कार्यक्रम में विकसित हुए हैं। डीओई के उन्नत वैज्ञानिक कंप्यूटिंग रिसर्च (एएससीआर) कार्यक्रम द्वारा प्रायोजित, क्वांटम उपयोगकर्ता कार्यक्रम ने उसी एचपीसी उपयोगकर्ता मॉडल को एएससीआर की नेतृत्व कंप्यूटिंग सुविधाओं के रूप में अपनाया, जो कंप्यूटिंग सिस्टम पर समय आवंटित करने के लिए संभावित प्रभाव और योग्यता के लिए वैज्ञानिक प्रस्तावों की समीक्षा करता है।
"हम व्यवहार्यता की तलाश करते हैं - क्या वे ऐसी समस्या को हल करने की कोशिश कर रहे हैं जो क्वांटम कंप्यूटर पर भी फिट हो - और तकनीकी तैयारी और अनुप्रयोग," विनम्र ने कहा।
QCUP उपयोगकर्ता सहायता समर्थन में एक साइंस एंगेजमेंट टीम शामिल है जो शोधकर्ताओं को उनके कोड को पोर्ट करने में सहायता करती है, हालांकि अतीत में कई उपयोगकर्ता "विशेषज्ञ क्वांटम उपयोगकर्ता" रहे हैं। "उन्होंने कार्यक्रम लिखे हैं और जाने के लिए तैयार हैं।"
कई उपयोगकर्ता उच्च-ऊर्जा और परमाणु भौतिकी और संलयन ऊर्जा जैसे वैज्ञानिक कार्यक्रमों से क्वांटम के अनुसंधान संबंधों से आते हैं। उदाहरण के लिए, लॉरेंस बर्कले नेशनल लेबोरेटरी के नेतृत्व में एक टीम ने क्यूसीयूपी संसाधनों का इस्तेमाल किया टकराने वाले दो प्रोटॉन के एक हिस्से का अनुकरण करें, क्लासिकल बनाम क्वांटम कंप्यूटिंग के लिए सर्वोत्तम अनुकूल भौतिकी गणनाओं को तोड़ना ताकि क्वांटम प्रभावों को शामिल किया जा सके जो एक शास्त्रीय कंप्यूटर अन्यथा अनुमानित होगा।
"अब तक, भौतिकी की सबसे अधिक उपस्थिति है। दूसरा शायद कंप्यूटर विज्ञान है, जिसमें ऐसे निर्माण उपकरण शामिल हैं जो क्वांटम कंप्यूटर के बेहतर प्रदर्शन को सक्षम करते हैं," विनम्र ने कहा।
एक अन्य QCUP परियोजना में, शिकागो विश्वविद्यालय और Argonne राष्ट्रीय प्रयोगशाला शोधकर्ताओं के नेतृत्व में एक टीम सिम्युलेटेड क्वांटम स्पिन दोष, क्वांटम कंप्यूटरों में सूचना को कूटबद्ध करने के लिए अनुप्रयोगों के साथ। इस मामले में, उन्होंने अपनी क्वांटम संगणनाओं में त्रुटियों को मान्य करने और कम करने के लिए शास्त्रीय गणनाओं का उपयोग किया।
आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस (एआई) शास्त्रीय और क्वांटम कंप्यूटिंग के इंटरफेस पर भी दिखाई देता है। विनम्र ने कहा कि कुछ कंप्यूटर विज्ञान परियोजनाओं का लक्ष्य एआई और मशीन लर्निंग वर्कफ्लो में तेजी लाने के लिए क्वांटम कंप्यूटिंग का उपयोग करना है या एआई-जेनरेट किए गए डेटा में क्वांटम-विशिष्ट जानकारी को उजागर करना है।
यद्यपि कार्यक्रम एचपीसी उपयोगकर्ता सुविधा के माध्यम से क्वांटम कंप्यूटरों तक पहुंच प्रदान करता है, ये कंप्यूटर एचपीसी सिस्टम के साथ एकीकृत नहीं हैं। क्यूसीयूपी के अंतिम लक्ष्यों में से एक क्वांटम और एचपीसी सिस्टम को जोड़ना है, लेकिन निकट अवधि की बाधाएं हैं।
"बाधा का हिस्सा अब यह है कि क्वांटम कंप्यूटिंग इतनी जल्दी है। अगर आप देखें कि क्वांटम कंप्यूटर आज कैसा है, तो 6 महीने में इसे कुछ नए से बदल दिया जाएगा, ”विनम्र ने कहा।
तकनीकी दृष्टिकोण से, क्वांटम कंप्यूटरों को अभी भी विशेष रखरखाव की आवश्यकता होती है और वे अभी तक एचपीसी के प्रदर्शन के साथ प्रतिस्पर्धा नहीं कर सकते हैं। एक उपयोगकर्ता के नजरिए से, प्रशिक्षण बाधाओं ने ज्यादातर क्वांटम कंप्यूटिंग को क्वांटम विशेषज्ञों को सौंप दिया है।
विनम्र ने कहा, "क्वांटम कंप्यूटिंग का उपयोग शुरू करने के लिए आपको जिस प्रशिक्षण सामग्री की आवश्यकता है, वह भी अपनी प्रारंभिक अवस्था में है।" "अधिकांश एचपीसी उपयोगकर्ता जो क्वांटम को अपनाना चाहते हैं, उनके लिए हमें उनके लिए प्रशिक्षण संसाधन बनाने होंगे।"
हालांकि कई एचपीसी-क्वांटम सहयोग अभी भी अपने शुरुआती दिनों में हैं, अन्य एचपीसी केंद्रों में क्यूसीयूपी और क्वांटम परियोजनाओं जैसे कार्यक्रमों के अनुभव भविष्य के एचपीसी-क्वांटम एकीकरण के लिए मंच तैयार करने में मदद कर सकते हैं।
केटी एलिस जोन्स शोध समाचार प्रकाशन की संस्थापक और संपादक हैं स्तंभQ.
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- स्रोत: https://insidehpc.com/2022/11/quantum-computing-users-work-alongside-classical-supercomputers-an-interview-with-travis-humble-at-oak-ridge-lab/
