🟠 الگوریتم کوانتومی LuGo؛ عبور از گلوگاه ۲ میلیون گیتی در شبیه‌سازی سیالات

🔹پژوهشگران آزمایشگاه ملی اوک ریج (ORNL) الگوریتمی کوانتومی به نام LuGo توسعه داده‌اند که گلوگاه محاسباتی در مدل‌سازی جریان سیال (fluid-flow modeling) را هدف گرفته است.

🔸این کار بر پایه مطالعه‌ای پیشین درباره حل معادله جریان هله-شاو (Hele-Shaw flow equation، جریانی بین دو صفحه موازی بسیار نزدیک به هم) با #الگوریتم_HHL (الگوریتمی کوانتومی برای حل دستگاه معادلات خطی) بنا شده است. چالش اصلی در روش‌های قبلی، مرحله تبدیل معادله به شکل کوانتومی یعنی تخمین فاز کوانتومی (QPE) بود که بیش از ۹۰ درصد تلاش محاسباتی را مصرف می‌کرد؛ زیرا تعداد گیت‌های منطقی بسیار بالا بود.

🔹تیم تحقیقاتی برای این کار از #ابررایانه کلاسیک Frontier با توان ۱٫۴ اگزافلاپس (exaflop، معادل ۱۰^۱۸ عمل محاسباتی در ثانیه) و Perlmutter با توان ۱۱۳ پتافلاپس (petaflop، معادل ۱۰^۱۵ عمل در ثانیه) استفاده کرد و سپس الگوریتم را روی پردازنده‌های کوانتومی واقعی شامل Quantinuum H-1 (مبتنی بر یون‌های به‌دام‌افتاده )، IBM Marrakesh و Sherbrooke و IQM Garnet و Sirius (مبتنی بر کیوبیت‌های ابررسانا) ارزیابی کرد.

❗️نوآوری کلیدی LuGo در این است که تبدیل کوانتومی را به تأخیر می‌اندازد و بخش بیشتری از محاسبات اولیه یا پیش‌پردازش را روی رایانه کلاسیک انجام می‌دهد و تنها سپس داده را به مدارهای کوانتومی کدگذاری می‌کند. نتیجه این رویکرد، کاهش تعداد گیت‌های کوانتومی از ۲ میلیون به ۹۱٬۰۰۰ است؛ یعنی بیش از ۹۵ درصد کاهش در تقاضای محاسباتی، آن‌هم تنها با استفاده از یک گره از نزدیک به ۱۰٬۰۰۰ گره Frontier. پژوهشگران الگوریتم را ابتدا با شبیه‌سازی کلاسیک مدارهای کوانتومی اعتبارسنجی کردند و سپس عملکرد آن را روی سخت‌افزار کوانتومی سنجیدند.

🏅این دستاورد که در کنفرانس IEEE در سال ۲۰۲۵ ارائه شد و جایزه R&D 100 سال ۲۰۲۶ را دریافت کرد، می‌تواند در آینده کاربردهایی در #میکروسیالات (microfluidics، کنترل جریان در مقیاس بسیار کوچک)، جریان آب زیرزمینی (groundwater flow) و جریان در محیط متخلخل (porous media flow) داشته باشد. محققان تأکید می‌کنند که با حرکت به سمت نسل مقاوم به خطا، این نوع رویکردها می‌توانند مزیت کوانتومی را در مسائل علمی محقق کنند.

📎لینک خبر

🔸🔸🔸🔸🔸🔸
🔗 Website
🔗 Telegram
🔗 LinkedIn


#اخبار #محاسبات_کوانتومی #الگوریتم_کوانتومی #سیالات