Kvantum számítógép szimulációja GPU használatával
A Moore-törvény végének közeledtével egyre nő az igény egy új, hatékonyabb hardver-architektúra kifejlesztésére.
Több ötlet is kibontakozni látszik a probléma megoldására: cloud-computing, többprocesszoros rendszerek, ill. a még szinte csak elméletben létező, ám felettébb ígéretes kvantum számítógép.[1]
1982-ben a Nobel-díjas Richard Feynman állt elő először a kvantum számítógép ötletével. Olyan berendezés megépítését javasolta, amely kvantum-mechanikai jelenségek kiaknázásával érne el jelentős számítási teljesítményt. Kvantum számítógépen sok - klasszikusan exponenciális számításigényű - feladat megoldható polinom időben (formula kiértékelés, prímfaktorizáció) [1], ugyanakkor az eszköz kifejlesztése ma még nehezen megoldható fizikai problémákba ütközik. Kézenfekvő ötlet, hogy amíg a fizikai implementáció várat magára, addig klasszikus számítógép(ek)en futó szimulációval kísérletezzünk.
Dolgozatomban egy általam kifejlesztett szimulációs program működését, ill. az ehhez kapcsolódó kutatásaimat írom le. A program elsődleges célja az, hogy bárki, otthon, célhardver nélkül futtathasson kvantum algoritmusokat a saját PC-jén (értelemszerű korlátokkal). A kvantum számítógép (egyik) matematikai leírása visszavezethető a mátrix-szorzás problémájára, amely ma már GPU-n nagyságrendekkel gyorsabban megoldható, mint CPU-n. Ennek megfelelően programom „magját” egy GPU-n futó eljárás adja.
Véleményem szerint nagy lökést adhat a tudományág fejlődésének, ha nem csak pár csúcslaboratóriumban folyik a kutatás, hanem a tudóstársadalom széles rétegeivel karöltve. Arról nem is beszélve, hogy egy ilyen jellegű program az oktatásban demonstrációs eszközként is hasznosulhat.
szerző
-
Dobó Imre
mérnök informatikus
nappali
konzulens
-
Dr. Imre Sándor
egyetemi tanár, Hálózati Rendszerek és Szolgáltatások Tanszék
