Comment les ordinateurs optiques et quantiques fonctionnent-ils?

histoire de l`informatique est pleine de flops.

Video: L'ORDINATEUR QUANTIQUE - L'ATOME AU SERVICE DE NOS MACHINES

le apple III avait une mauvaise habitude de se cuisiner dans sa coquille déformée. le Atari Jaguar, un jeux « innovants » console qui avait des fausses allégations au sujet de ses performances, ne pouvait pas saisir le marché. puce Pentium phare d`Intel conçu pour les applications de comptabilité de haute performance a difficulté avec des nombres décimaux.

Mais l`autre type de flop qui prévaut dans le monde de l`informatique est la FLOPS mesure, à long salué comme une comparaison assez juste entre les différentes machines, les architectures et les systèmes.

FLOPS est une mesure des opérations à virgule flottante par seconde. Plus simplement, il est l`indicateur de vitesse pour un système informatique. Et il a été en croissance exponentielle depuis des décennies.

Donc si je vous ai dit que dans quelques années, vous aurez un système assis sur votre bureau ou dans votre téléviseur ou votre téléphone, qui essuyer le plancher des supercalculateurs d`aujourd`hui? Incroyable? Je suis un fou? Jetez un coup d`œil à l`histoire avant de juger.

Superordinateur Supermarché

Un récent Intel Core i7 Haswell processeur peut effectuer environ 177 milliards de FLOPS (GFLOPS), ce qui est plus rapide que le supercalculateur le plus rapide aux États-Unis en 1994, le National Labs Sandia XP / S140 avec 3680 cœurs de calcul travaillant ensemble.Quelle est donc la différence entre les Haswell d`Intel et Ivy processeurs Bridge?Quelle est donc la différence entre les Haswell d`Intel et Ivy processeurs Bridge?Vous cherchez un nouvel ordinateur? Les achats d`un nouveau portable alimenté par Intel ou de bureau ont besoin de connaître les différences entre la dernière et la dernière génération de processeurs Intel.Lire la suite

Une PlayStation 4 peut fonctionner à environ 1,8 billion de FLOPS grâce à son avancée micro-architecture cellulaire, et aurait forgées de toutes pièces les 55 millions $ ASCI supercalculateur rouge qui a dépassé la ligue de super-ordinateur dans le monde entier en 1998, près de 15 ans avant la PS4 a été libéré.

IBM Système Watson AI a une opération de pointe (courant) 80 TFLOPS, et est loin d`être près de le laisser dans la liste Top 500 des supercalculateurs d`aujourd`hui, avec les Chinois Tianhe-2 à la tête du Top 500 des 3 occasions consécutives passées, avec une performance de pointe de 54902 Tflops, soit près de 55 Peta-FLOPS.

La grande question est, où est la suivante supercalculateur taille de bureau va venir? Et surtout, quand allons-nous obtenir?La dernière technologie de l`ordinateur que vous avez à voir pour le croireLa dernière technologie de l`ordinateur que vous avez à voir pour le croireDécouvrez quelques-unes des dernières technologies informatiques qui sont définies pour transformer le monde de l`électronique et des ordinateurs au cours des prochaines années.Lire la suite

Video: Explication du fonctionnement de l'ordinateur quantique- ( Partie 1)

Une autre brique dans le mur électrique

Dans l`histoire récente, les forces motrices entre ces gains impressionnants de la vitesse ont été en science des matériaux et l`architecture conception- petits procédés de fabrication à l`échelle nanométrique signifient que les puces peuvent être plus minces, plus rapide et vider moins d`énergie sous la forme de chaleur, ce qui les rend moins coûteux à exploiter.

En outre, avec le développement d`architectures multi-core au cours de la fin des années 2000, de nombreux « processeurs sont maintenant pressés sur une seule puce. Cette technologie, combinée à la maturité croissante des systèmes de calcul distribués, où de nombreux « ordinateurs peuvent fonctionner comme une seule machine, signifie que le Top 500 a toujours été en croissance, à peu près suivre le rythme Loi de Moore célèbre.

Cependant, les lois de la physique commencent à prendre le chemin de toute cette croissance, même Intel est inquiet à ce sujet, et beaucoup à travers le monde sont la chasse pour la prochaine chose.

... dans une dizaine d`années, nous verrons l`effondrement de la loi de Moore. En fait, déjà, on voit un ralentissement de la loi de Moore. puissance de l`ordinateur ne peut simplement pas maintenir sa montée rapide exponentielle en utilisant la technologie de silicium standard. - Dr. Michio Kaku - 2012

Le problème fondamental de conception de traitement actuel est que les transistors sont soit (1) ou non (0). Chaque fois qu`une grille de transistor « bascule, il doit expulser une certaine quantité d`énergie dans le matériau que la grille est faite de faire ce séjour « flip ». Étant donné que ces portes deviennent plus petits et plus petits, le rapport entre l`énergie à utiliser le transistor et l`énergie de « flip » le transistor devient de plus en plus, ce qui crée d`importants problèmes de chauffage et de fiabilité. Les systèmes actuels approchent - et dans certains cas, de plus - la densité de chaleur brute des réacteurs nucléaires et les matériaux commencent à manquer leurs concepteurs. Ceci est classiquement appelé le « Power Wall ».

Récemment, certains ont commencé à penser différemment sur la façon d`effectuer des calculs utiles. Deux entreprises en particulier ont retenu notre attention en termes de formes avancées de calcul quantique et optique. Wave Systems D-Canada et au Royaume-Uni, sur la base Optalysys qui ont tous deux approches très différentes pour ensembles de problèmes très différents.

Il est temps de changer la musique

D-Wave a beaucoup de presse ces derniers temps, avec leur super-refroidi boîte noire de mauvais augure avec un très cyberpunk intérieur-pic, contenant une énigmatique puce nue avec des puissances difficiles à imaginer.

Essentiellement, le système D2 prend une approche complètement différente pour résoudre les problèmes en lançant efficacement la cause et effet règles de l`art. Alors, quel genre de problèmes est ce Google / NASA / Lockheed Martin soutenu mastodonte visant à?

L`homme Rambling

Par le passé, si vous voulez résoudre une NP-dur ou un problème intermédiaire, où il y a un nombre extrêmement élevé de solutions possibles qui ont un large éventail de possibilités, en utilisant des « valeurs l`approche classique ne fonctionne tout simplement pas. Prenons par exemple les N-villes VRP données, trouver le chemin le plus court pour visiter toutes les villes une fois. Il est important de noter que TSP est un facteur important dans de nombreux domaines tels que la fabrication de puces électroniques, la logistique, et même le séquençage de l`ADN,

Mais tous ces problèmes se résument à un Process- simple en apparence Choisissez un point à partir, générer une route autour de N « choses », mesurent la distance, et s`il y a une route existante qui est plus court que, jeter la route tentative et passer à l`autre jusqu`à ce qu`il n`y a plus de routes pour vérifier.

Cela semble facile, et pour les petites valeurs, il est- 3 villes il y a 3 * 2 * 1 = 6 voies pour vérifier, pour 7 villes il y a 7 * 6 * 5 * 4 * 3 * 2 * 1 = 5040, qui est pas trop mal pour un ordinateur à manipuler. C`est un factoriel séquence, et peut être exprimée en « N », donc 5040 est 7 !.

Cependant, au moment où vous allez un peu plus loin, 10 villes à visiter, vous devez tester plus de 3 millions de routes. Au moment où vous arrivez à 100, le nombre de routes que vous devez vérifier est suivi par 9 157 chiffres. La seule façon d`examiner ce genre de fonctions utilise un graphique logarithmique, où l`axe y commence à 1 (10 ^ 0), 10 (10 ^ 1), 100 (10 ^ 2), 1000 (10 ^ 3 ) etc.

Les chiffres deviennent trop gros pour être en mesure de traiter raisonnablement sur toute machine qui existe aujourd`hui ou peut exister en utilisant des architectures informatiques classiques. Mais ce que D-Wave est en train de faire est très différent.

Vésuve Emerges

La puce Vesuvius dans le D2 utilise environ 500 « qubits » ou bits quantiques pour effectuer ces calculs en utilisant une méthode appelée Quantum recuit. Plutôt que de mesurer chaque itinéraire à la fois, les Vesuvius Qubits sont mis dans un état de superposition (ni sur, ni éteint, qui fonctionnent ensemble comme une sorte de champ de potentiel) et une série de descriptions algébriques de plus en plus complexes de la solution (à savoir, une série de hamiltonien la description de la solution, pas une solution elle-même) sont appliquées au champ de superposition.

En effet, le système teste l`aptitude de chaque solution potentielle à la fois, comme un ballon de décider » quoi de descendre une colline. Lorsque la superposition est détendue dans un état fondamental, que l`état fondamental des qubits doit décrire la solution optimale.

Beaucoup ont mis en doute à quel point d`un avantage du système D-Wave donne sur un ordinateur classique. Dans un récent test de la plate-forme contre un typique Travelling problème Saleman, qui a pris 30 minutes pour un ordinateur classique, a pris seulement une demi-seconde sur le Vésuve.

Cependant, pour être clair, cela ne va pas être un système que vous jouez Doom. Certains commentateurs essaient de comparer ce système hautement spécialisé sur un processeur à usage général. Vous seriez mieux comparer une Ohio-sous-marin de classe avec la F35 Lightning- toute mesure que vous sélectionnez pour un est si mal pour l`autre à être inutile.

Le D-Wave est Pointant à plusieurs ordres de grandeur plus rapide pour ses problèmes spécifiques par rapport à un processeur standard, et les estimations FLOPS vont d`un 420 GFLOPS relativement impressionnant à un esprit soufflant 1,5 Peta-FLOPS (Mettre dans le Top 10 Supercomputer liste en 2013 au moment du dernier prototype public). Si quoi que ce soit, cette disparité met en avant le début de la fin de FLOPS comme une mesure universelle lorsqu`elle est appliquée à des problèmes spécifiques.

Ce domaine de l`informatique vise à un ensemble de problèmes très spécifiques (et très intéressant). Fait inquiétant, l`un des problèmes dans ce domaine est cryptographie - spécifiquement Cryptographie à clé publique.Chiffrer Gmail, Hotmail et autres webmail: Voici commentChiffrer Gmail, Hotmail et autres webmail: Voici commentLes révélations de la NSA d`Edward Snowden ont apporté le choc et la crainte dans les foyers américains, comme les individus et les familles ont commencé à se rendre compte que leurs communications n`étaient pas aussi privé qu`ils avaient initialement pensé. Pour calmer partiellement certains ...Lire la suite

Heureusement, la mise en œuvre de D-Wave apparaît concentré sur des algorithmes d`optimisation, et D-Wave a pris des décisions de conception (tels que la structure hiérarchique de peering sur la puce) qui indiquent que vous ne pouviez pas utiliser le Vésuve pour résoudre L`algorithme de Shor, qui pourrait débloquer l`Internet si mal qu`il avait fait Robert Redford fiers.

Mathématiques laser

La deuxième société sur notre liste est Optalysys. Cette société britannique prend l`informatique et il tourne sur sa tête en utilisant la superposition analogique de la lumière pour effectuer certaines classes de calcul en utilisant la nature de la lumière elle-même. La vidéo ci-dessous montre une partie du contexte et les fondamentaux du système Optalysys, présenté par Prof. Heinz Wolff.

Il est une main-wavey bits, mais en substance, il est une boîte qui Je espère qu`un jour vous asseoir sur votre bureau et fournir un soutien de calcul pour les simulations, CAD / CAM et l`imagerie médicale (et peut-être, juste peut-être, des jeux d`ordinateur). Comme le Vésuve, il n`y a aucun moyen que la solution Optalysys va effectuer des tâches de l`informatique grand public, mais ce n`est pas ce qu`il est conçu pour.

Une bonne façon de penser à ce style de traitement optique est de penser comme un Graphics Processing Unit physique (GPU). GPU moderne« S utilisent beaucoup de nombreux processeurs de streaming en parallèle, effectuer le même calcul sur différentes données venant de différentes zones de mémoire. Cette architecture est le résultat naturel de la façon dont les infographies sont générés, mais cette architecture massivement parallèle a été utilisé pour tout, de trading haute fréquence, à réseaux de neurones artificiels.Apprenez à connaître votre accélérateur graphique en Atroce Détail Avec GPU-Z [Windows]Apprenez à connaître votre accélérateur graphique en Atroce Détail Avec GPU-Z [Windows]Le GPU, ou unité de traitement graphique, est la partie de votre ordinateur en charge des graphiques de manipulation. En d`autres termes, si les jeux sont saccadée sur votre ordinateur ou il ne peut pas gérer de très hauts paramètres de qualité, ...Lire la suite

Optalsys prend les mêmes principes et les traduit en une partition de données moyen physique devient division de faisceau, l`algèbre linéaire devient interférence quantique, fonctions de style MapReduce deviennent des systèmes de filtrage optique. Et toutes ces fonctions fonctionnent en constante efficace instantanée, le temps.

Le prototype initial utilise une grille d`éléments 20Hz 500 x 500 pour effectuer des transformations de Fourier rapides (en fait, « quelles fréquences apparaissent dans ce flux d`entrée? ») Et a livré un équivalent décevante de 40 GFLOPS. Les développeurs ciblent un système 340 GFLOPS par l`année prochaine, ce qui compte tenu de la consommation d`énergie estimée, serait un score impressionnant.

Où est ma boîte noire?

le histoire de l`informatique nous montre que ce qui est d`abord la réserve des laboratoires de recherche et des organismes gouvernementaux fait rapidement son chemin dans le matériel grand public. Malheureusement, l`histoire de l`informatique n`a pas eu à faire face aux limites des lois de la physique, encore.Une brève histoire de l`informatique qui a changé le mondeUne brève histoire de l`informatique qui a changé le mondeVous pouvez passer des années plonger dans l`histoire de l`ordinateur. Il y a des tonnes d`inventions, des tonnes de livres sur eux - et c`est avant de commencer à entrer dans le pointer du doigt qui se produit inévitablement quand ...Lire la suite

Personnellement, je ne pense pas que D-Wave et Optalysys vont être les technologies exactes que nous avons sur nos bureaux en 5-10 ans. Considérez que la première reconnaissable « montre intelligente » a été dévoilé en 2000 et n`a pas miserably-, mais l`essence de la technologie se poursuit aujourd`hui. De même, ces explorations dans Quantum et des accélérateurs de calcul optique finiront probablement en bas de page dans « la prochaine grande chose ».

La science des matériaux est plus proche des ordinateurs liseré biologiques, en utilisant des structures comme l`ADN pour réaliser des opérations mathématiques. La nanotechnologie et la « matière programmable » se rapproche du point, le matériel était plutôt que le traitement « données » lui-même sera à la fois contenir, représenter et traiter l`information.

Dans l`ensemble, il est un nouveau monde pour un scientifique de calcul. Où pensez-vous que tout cela va? Causons à ce sujet dans les commentaires!

Crédits photo: KL Intel Pentium A80501 par Konstantin Lanzet, Asques rouge - tflop4m par le gouvernement des États-Unis - Sandia National Laboratories, DWave D2 par le Vancouver Sun, 128chip DWave par DWave Systems, Inc., Problème commis voyageur par Randall Munroe (xkcd)