মৌলিক পদার্থবিদ্যা
কোয়ার্ক, নিউক্লিয়াস, প্লাজমা ও কোয়ান্টাম পদার্থ: সিমুলেট-করা ক্ষুদ্রতম ব্যবস্থা, আর কম্পিউটিংয়ের দিক থেকে সবচেয়ে ব্যয়বহুলদের মধ্যে।
স্তরক্রমের ভিত। এই সিমুলেশনগুলো শুরু করে মৌলিক তত্ত্ব, স্ট্যান্ডার্ড মডেল আর কোয়ান্টাম বলবিদ্যা থেকে, আর তার পরিণতি হিসাব করে। মৌলিক নীতি থেকে ভৌত ঘটনা তৈরি করার সবচেয়ে কাছাকাছি এগুলোই। স্যান্ডবক্সের সবচেয়ে সূক্ষ্ম পদার্থের নিম্নসীমায় কেন এত কম্পিউটিং লাগে, তাও এগুলো ব্যাখ্যা করে।
ল্যাটিস QCD
স্থান-কালের বিন্দুর চার-মাত্রিক গ্রিডে কোয়ার্ক ও গ্লুয়ন, কেবল প্রবল বল (স্ট্রং ফোর্স) থেকে প্রোটন, নিউট্রন ও অন্য হ্যাড্রনের ভর ও ধর্ম গণনা করতে ব্যবহৃত।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: শুধু তত্ত্ব থেকে শুরু করে একটি প্রোটনের ভর কত?
বাদ দেয়: গ্রিডের ব্যবধান আর বাক্সের আকার আপসের ফল। ফলাফল অবিচ্ছিন্ন সীমা আর অসীম আয়তনের দিকে বাড়িয়ে নেওয়া হয়, কিন্তু কখনো সেখানে পৌঁছায় না।
যাতে চলে: প্রায় 1017 FLOPS মোটামুটি একটি জাতীয় সুপারকম্পিউটারের বরাদ্দ, একটি বড় অংশের কয়েক সপ্তাহ।শুরুর সাল: 1979 কোয়ার্ক ছাড়া খাঁটি SU(2) ল্যাটিস গেজ তত্ত্বের Creutz-এর মন্টি কার্লো অধ্যয়ন; কোয়ার্ক এসেছে পরে সূত্রসিমুলেশন বৃক্ষে: জালিকা গেজ মন্টে কার্লো
সংঘর্ষ-যন্ত্রের ঘটনা তৈরি
একটি ত্বরকে প্রতিটি প্রোটন–প্রোটন সংঘর্ষ, কঠিন বিক্ষেপণ থেকে পার্টন-বর্ষণ হয়ে সনাক্তকারীতে পৌঁছানো হ্যাড্রনের ছিটা পর্যন্ত।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: একটি প্রস্তাবিত নতুন কণা সত্যি হলে তথ্য দেখতে কেমন হতো?
বাদ দেয়: সব অবদানকারী প্রক্রিয়ার মধ্যে কোয়ান্টাম ব্যতিচারকে শুধু প্রধানগুলো রেখে আসন্ন করা হয়, অতীত তথ্যের সঙ্গে মেলাতে পরামিতি ঠিক করে।
যাতে চলে: প্রায় 1015 FLOPS মোটামুটি একটি গ্রিড-কম্পিউটিং ক্লাস্টার, কয়েক বিলিয়ন সিমুলেটেড সংঘর্ষ প্রক্রিয়া করছে।শুরুর সাল: 1982 সংঘর্ষ-যন্ত্র পদার্থবিদ্যার জন্য প্রাথমিক কম্পিউটারায়িত পার্টন-বর্ষণ ঘটনা-জেনারেটর।
সনাক্তকারীর সাড়া
সংঘর্ষ থেকে বেরোনো প্রতিটি কণা সিলিকন, ক্যালোরিমিটার ও চুম্বকের স্তরের ভেতর দিয়ে এগোয়, যেতে যেতে শক্তি জমা করে।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: ডিটেক্টর কোন আসল সংকেত মিস করবে, আর কোনগুলো নকল করবে?
বাদ দেয়: ধরে নেয় সনাক্তকারীর জ্যামিতি ও ক্রমাঙ্কন ঠিক নকশামতো, অথচ পুরোনো হতে থাকা তার ও বিকিরণ-ক্ষতি ক্রমশ সেগুলোকে নষ্ট করে।
যাতে চলে: প্রায় 1015 FLOPS মোটামুটি একটি বিশ্ববিদ্যালয় বা গ্রিড-কম্পিউটিং ক্লাস্টার, বছরে লক্ষ লক্ষ CPU-ঘণ্টা।শুরুর সাল: 1974 ডিটেক্টর নকশার জন্য CERN-এর প্রথম সাধারণ কণা-পরিবহন কোড।
মহাজাগতিক-রশ্মির বায়ু-বর্ষণ
মহাকাশ থেকে একটি অতি-শক্তিশালী কণা ওপরের বায়ুমণ্ডলে আঘাত করে এবং নামার পথে শত শত কোটি গৌণ কণায় ঝরে পড়ে।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: কোন ধরনের কণা, কত দূর থেকে, আমাদের মাটির ডিটেক্টরে দেখা নকশা তৈরি করেছে?
বাদ দেয়: এমন সংঘর্ষ-মডেলের ওপর নির্ভর করে, যা কোনো ত্বরকযন্ত্রে পরীক্ষিত যেকোনো শক্তির চেয়ে অনেক বেশির দিকে বহির্বেশন করা।
যাতে চলে: প্রায় 1014 FLOPS মোটামুটি একটি ছোট ক্লাস্টার বা শক্তিশালী ওয়ার্কস্টেশন, প্রতিটি বর্ষণ-সেটে কয়েক ঘণ্টা।শুরুর সাল: 1961 মহাজাগতিক-রশ্মি কণা-ক্যাসকেডের প্রাথমিক মন্টি কার্লো মডেল।
কণা-ত্বরকের রশ্মি-গতিবিদ্যা
আধানযুক্ত কণার গুচ্ছ লক্ষ লক্ষ পাকে চুম্বকের ভেতর দিয়ে ঘুরছে, ক্ষেত্র ও একে অপরের ধাক্কায় চালিত।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: রশ্মি কি সংকীর্ণভাবে কেন্দ্রীভূত থাকে, নাকি ধীরে ধীরে ছড়িয়ে দেয়ালে আঘাত করে?
বাদ দেয়: চুম্বকগুলোকে বিনির্দেশমতো তৈরি ধরা হয়, অথচ আসল চুম্বকে ছোট নির্মাণ-ত্রুটি থাকে, যা কয়েক মিলিয়ন পাকে গুরুত্বপূর্ণ হয়ে ওঠে।
যাতে চলে: প্রায় 1013 FLOPS মোটামুটি একটি ডেস্কটপ ওয়ার্কস্টেশন বা ছোট ক্লাস্টার, প্রতিটি ল্যাটিস নকশায় কয়েক মিনিট।শুরুর সাল: 1959 প্রথম দৃঢ়-ফোকাসকারী সিনক্রোট্রনের জন্য প্রাথমিক কম্পিউটার অনুসরণ অধ্যয়ন।
নিউট্রিনো ডিটেক্টর সিমুলেশন
জল, বরফ বা তরলের ট্যাংকের গভীরে নিউট্রিনোর মিথস্ক্রিয়া থেকে আলো বা আধান, ডিটেক্টরের ভেতর দিয়ে অনুসরণ করা, যাতে একটি আসল ঘটনা দেখতে কেমন হয় তা বোঝা যায়।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: এই ধরনের নিউট্রিনো কোন সংকেত রেখে যেত, আর আমরা কি তা পটভূমি থেকে আলাদা করতে পারি?
বাদ দেয়: একটি আসল সনাক্তকারীর তার, বুদ্বুদ ও শিলা-আচ্ছাদন এমন নয়েজ যোগ করে, যা কোনো সিমুলেশন পুরোপুরি আগে থেকে ধরতে পারে না।
যাতে চলে: প্রায় 1015 FLOPS মোটামুটি একটি বিশ্ববিদ্যালয় বা সহযোগী গবেষকদলের ক্লাস্টার, প্রতিটি সনাক্তকারী-নকশায় কয়েক সপ্তাহ।শুরুর সাল: 1987 1987 সালের সুপারনোভা নিউট্রিনো-বিস্ফোরণ ব্যাখ্যা করতে গড়া সনাক্তকারী সিমুলেশন।
জেনারেটিভ ক্যালোরিমিটার বর্ষণ মডেল
পূর্ণ কণা-পরিবহন চালনায় প্রশিক্ষিত একটি নিউরাল নেটওয়ার্ক, যা গণনা-খরচের অতি সামান্য অংশে একটি সনাক্তকারীতে বর্ষণের শক্তি-জমা তৈরি করে।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: একটি প্রশিক্ষিত জেনারেটর কি সনাক্তকারী সিমুলেশনের সবচেয়ে ধীর অংশের জায়গা নিতে পারে?
বাদ দেয়: এটি প্রশিক্ষণ-রানের পরিসংখ্যান পুনরুৎপাদন করে, নতুন পদার্থবিদ্যা নয়, আর যে শক্তি দেখেছে তার বাইরে সরে যায়।
যাতে চলে: প্রায় 1016 FLOPS মোটামুটি কয়েক মিলিয়ন পূর্ণ শাওয়ার ঘটনায় প্রশিক্ষণ, তারপর হালকা নমুনা-নেওয়াশুরুর সাল: 2017 CaloGAN, a generative adversarial network for 3D electromagnetic showers (2017) সূত্র
ল্যাটিস ক্ষেত্র তত্ত্বের জন্য প্রবাহ-ভিত্তিক নমুনায়ন
একটি প্রশিক্ষিত নরমালাইজিং ফ্লো একটি ল্যাটিসে সম্পূর্ণ ক্ষেত্র-বিন্যাস প্রস্তাব করে, যা পরে একটি নির্ভুল গ্রহণ-বা-বর্জন ধাপে সংশোধিত হয় যাতে উত্তর পক্ষপাতহীন থাকে।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: শেখা স্যাম্পলার কি সাধারণ ল্যাটিস মন্টি কার্লোর ক্রান্তিক ধীরগতিকে হারাতে পারে?
বাদ দেয়: প্রধানত নিম্ন-মাত্রার খেলনা তত্ত্বে দেখানো; ল্যাটিসের আয়তনের সঙ্গে প্রশিক্ষণ-খরচ দ্রুত বাড়ে।
যাতে চলে: প্রায় 1017 FLOPS মোটামুটি প্রশিক্ষণ আর বড় জালক এনসেম্বলশুরুর সাল: 2019 Flow-based generative models for Markov chain Monte Carlo in lattice field theory (2019) সূত্র
পারমাণবিক কাঠামো
নিউক্লিয়াসে বাঁধা প্রোটন ও নিউট্রন, তাদের মধ্যকার বল থেকে গণনা করা।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: কোন আইসোটোপ আদৌ থাকতে পারে, আর তারা কোন আকার নেয়?
বাদ দেয়: নিউক্লিয়নের মধ্যকার বল এখনো ঠিক জানা নেই, তাই প্রতিটি নিউক্লিয়াস তার একটি আনুমানিক রূপ থেকে হিসাব করা হয়।
যাতে চলে: প্রায় 1015 FLOPS মোটামুটি একটি বিশ্ববিদ্যালয় ক্লাস্টার, একটি ভারী নিউক্লিয়াসের জন্য কয়েক দিন।শুরুর সাল: 1965 একটি মেইনফ্রেমে প্রাথমিক খোলস-মডেল কর্ণীকরণ গণনা।
রিঅ্যাক্টর কোরের পদার্থবিদ্যা
পাওয়ার রিঅ্যাক্টরের ভেতরে নিউট্রন জন্মায়, বিক্ষিপ্ত হয়, শোষিত হয় ও নিউক্লিয়াসকে বিদীর্ণ করে, তাপ ও শীতলকারক প্রবাহের সঙ্গে যুক্ত।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: জ্বালানি পুড়তে থাকলে কি শৃঙ্খল-বিক্রিয়া স্থির থাকে?
বাদ দেয়: একটি পুরোনো আসল চুল্লির প্রতিটি ফাটল, ঝালাই ও প্রবাহ-পথ পুরোপুরি ধরতে পারে না।
যাতে চলে: প্রায় 1015 FLOPS মোটামুটি একটি বিশ্ববিদ্যালয় বা শিল্প ক্লাস্টার, প্রতিটি কোর-চক্রে কয়েক ঘণ্টা।শুরুর সাল: 1948 Ulam, von Neumann ও Metropolis-এর ENIAC-এ প্রথম মন্টে কার্লো নিউট্রন রান।
বিকিরণ পরিবহন
বস্তুর ভেতর দিয়ে যাওয়া কণা, একবারে একটি মিথস্ক্রিয়া: রোগীর দেহে রেডিওথেরাপি রশ্মি, মহাকাশযানের খোলে মহাজাগতিক রশ্মি।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: টিউমারে কতটা মাত্রা পড়ে, আর চারপাশের সবকিছুতে কতটা?
বাদ দেয়: দেহ বা জাহাজের খোলকে স্থির জ্যামিতি ধরা হয়, ফলে এক্সপোজারের সময় তার নড়াচড়া, যেমন শ্বাস-প্রশ্বাস, বাদ পড়ে।
যাতে চলে: প্রায় 1013 FLOPS মোটামুটি একটি হাসপাতালের পদার্থবিদ্যা ওয়ার্কস্টেশন বা ছোট ক্লাস্টার, প্রতিটি পরিকল্পনায় কয়েক মিনিট।শুরুর সাল: 1968 রেডিওথেরাপি পরিকল্পনার জন্য প্রস্তাবিত প্রথম মন্টি কার্লো মাত্রা গণনা।
পারমাণবিক ক্রান্তিকতা নিরাপত্তা
সঞ্চিত বা সামলানো বিদারণযোগ্য পদার্থের ভেতর দিয়ে মন্টে কার্লো নিউট্রন পরিবহন, কোনো দুর্ঘটনাজনিত শৃঙ্খল বিক্রিয়া শুরু হতে পারে না তা যাচাই করে।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: বিদারণযোগ্য পদার্থের এই বিন্যাস কি দুর্ঘটনাক্রমে ক্রান্তিক অবস্থায় পৌঁছাতে পারে?
বাদ দেয়: ধরে নেয় ঘোষণায় নথিভুক্ত জ্যামিতি ও উপাদান আসলে যা আছে তার সঙ্গে মেলে, তাই ফলাফল নথিপত্রের মতোই নির্ভরযোগ্য।
যাতে চলে: প্রায় 1013 FLOPS মোটামুটি একটি ডেস্কটপ ওয়ার্কস্টেশন; প্রতিটি বিন্যাসে কয়েক মিনিট থেকে কয়েক ঘণ্টা।শুরুর সাল: 1957 যুদ্ধকালীন দুর্ঘটনার পর আনুষ্ঠানিক নিরাপত্তা-নিয়ম তৈরির তাগিদে করা প্রাথমিক কম্পিউটারায়িত ক্রান্তিকতার গণনা।
তেজস্ক্রিয়করণ ও ক্ষয়-শৃঙ্খল
নিউট্রন বা বিকিরণের সংস্পর্শে আসা পদার্থ নতুন তেজস্ক্রিয় আইসোটোপ গড়ে তোলে, তারপর স্থিতিশীলতার দিকে শৃঙ্খল ধরে ক্ষয় হয়।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: বিকিরিত হওয়ার পর এই পদার্থ কতটা তেজস্ক্রিয় হবে, আর কতদিনের জন্য?
বাদ দেয়: বিরল, স্বল্পস্থায়ী আইসোটোপের পারমাণবিক উপাত্ত সাধারণ আইসোটোপের চেয়ে অসম্পূর্ণ, তাই গৌণ পথে বেশি আন্দাজ থাকে।
যাতে চলে: প্রায় 1012 FLOPS মোটামুটি একটি ল্যাপটপ; একটি পূর্ণ ক্ষয়-শৃঙ্খলের গণনায় কয়েক সেকেন্ড লাগে।শুরুর সাল: 1962 চুল্লির উপাদানে সক্রিয়করণ ও ক্ষয়ের প্রাথমিক কম্পিউটার কোড।
ফিউশন প্রজনন-আবরণ নিউট্রনিক্স
একটি ফিউশন বিক্রিয়ার নিউট্রন চারপাশের ব্ল্যাঙ্কেটে ধীর হয়, ট্রিটিয়াম জ্বালানি তৈরি করে এবং টারবাইন চালানোর মতো তাপ জমা করে।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: আবরণ কি চুল্লিকে জ্বালানি জোগাতে যথেষ্ট ট্রিটিয়াম তৈরি করে?
বাদ দেয়: এমন একটি নকশার ওপর মডেল-করা যা পূর্ণ মাপে এখনো নেই, তাই মূল পদার্থ-আচরণ বহির্বেশন করা হয়।
যাতে চলে: প্রায় 1014 FLOPS মোটামুটি একটি ওয়ার্কস্টেশন বা ছোট ক্লাস্টার, প্রতিটি নকশা-ভেদে কয়েক ঘণ্টা।শুরুর সাল: 1980 প্রস্তাবিত ফিউশন চুল্লি আবরণের জন্য প্রাথমিক নিউট্রনিক্স অধ্যয়ন।
পারমাণবিক জালিকা কার্যকর ক্ষেত্র তত্ত্ব
স্থান-কালের জালিকায় বসানো প্রোটন ও নিউট্রন চিরাল কার্যকর তত্ত্বে মিথস্ক্রিয়া করে, মন্টে কার্লো দিয়ে সমাধান করে পারমাণবিক কাঠামো পাওয়া যায়।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: হালকা নিউক্লিয়াসের উত্তেজিত অবস্থা, যেমন কার্বন-12-এর হয়েল অবস্থা, কি নিউক্লিয়ন বল থেকে গণনা করা যায়?
বাদ দেয়: হালকা ও মাঝারি নিউক্লিয়াসের মধ্যে সীমিত; সাইন-সমস্যা কোন ব্যবস্থায় পৌঁছানো যায় তা সীমিত করে।
যাতে চলে: প্রায় 1018 FLOPS মোটামুটি শীর্ষ সুপারকম্পিউটারে বড় মন্টে কার্লো রানশুরুর সাল: 2011 Ab initio calculation of the Hoyle state (2011) সূত্র
সময়-নির্ভর নিউক্লীয় গড়-ক্ষেত্র গতিবিদ্যা
সংঘর্ষে আসা ও বিদারিত হওয়া নিউক্লিয়াস রিয়েল টাইমে অনুসরণ করা হয়, প্রতিটি নিউক্লিয়ন বিবর্তনের সময় অন্য সবার গড় ক্ষেত্রে চলে।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: দুটি নিউক্লিয়াস ছুঁয়ে গেলে, মিলে গেলে বা ছিটকে সরে গেলে তাদের কী হয়?
বাদ দেয়: একটি গড়-ক্ষেত্র ভিন্ন ভিন্ন ফলাফলের মধ্যে কোয়ান্টাম টানেলিং বা বিদারণ-ফলনকে ভাগ করে দেওয়া ওঠানামা বর্ণনা করতে পারে না।
যাতে চলে: প্রায় 1015 FLOPS মোটামুটি ক্লাস্টারে ত্রিমাত্রিক স্কিরম-ধরনের সময়-নির্ভর রান।শুরুর সাল: 1976 Bonche, Koonin and Negele's one-dimensional time-dependent Hartree-Fock calculation of nuclear collisions. সূত্র
নিউট্রন-তারার ভূত্বকের পাস্তা গতিবিদ্যা
নিউট্রন তারার ভূত্বকের গভীরতম স্তর, যেখানে নিউট্রন আর প্রোটন দণ্ড ও পাত তৈরি করে; আণবিক গতিবিদ্যায় তার দৃঢ়তা আর নিউট্রিনোকে কীভাবে ছড়ায় তা বের করা হয়।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: নিউট্রন তারার ভূত্বকের তলদেশে পদার্থ কোন আকার নেয়?
বাদ দেয়: নিউক্লিয়নের মিথস্ক্রিয়া একটি সরল ফিট করা পটেনশিয়াল, আর বাক্সটি আসল ভূত্বকের চেয়ে অনেক ছোট।
যাতে চলে: প্রায় 1015 FLOPS মোটামুটি কয়েক দশ হাজার নিউক্লিয়নের আণবিক গতিবিদ্যা, বিভিন্ন ঘনত্বে পুনরাবৃত্তি করে।শুরুর সাল: 2004 Horowitz, Perez-Garcia ও Piekarewicz-এর অসমসত্ত্ব নিউট্রন-সমৃদ্ধ পদার্থের আণবিক গতিবিদ্যা ও তার নিউট্রিনো অস্বচ্ছতা। সূত্র
ফিউশন প্লাজমা টার্বুলেন্স
সূর্যের কেন্দ্রের চেয়ে বেশি উত্তপ্ত একটি হাইড্রোজেন প্লাজমা, চৌম্বকক্ষেত্রে আবদ্ধ, সঙ্গে সেই টার্বুলেন্ট পরিবহন, যা তাপ হারানোর কারণ।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: যন্ত্রটি কত বড় হলে তা যা শক্তি নেয় তার চেয়ে বেশি শক্তি তৈরি করবে?
বাদ দেয়: চুল্লি-পরিসরে পূর্ণ টার্বুলেন্স এখনো অতি ব্যয়বহুল, তাই বেশির ভাগ চালনা একটি খণ্ড সিমুলেট করে বহির্গণনা করে।
যাতে চলে: প্রায় 1017 FLOPS মোটামুটি একটি জাতীয় সুপারকম্পিউটার, কয়েক সপ্তাহের জন্য একটি বড় বরাদ্দ।শুরুর সাল: 1983 টোকামাক প্লাজমার জন্য প্রাথমিক গাইরোকাইনেটিক টার্বুলেন্স কোড।
কণা-ইন-সেল প্লাজমা
গ্রিডে জমা বৈদ্যুতিক ও চৌম্বক ক্ষেত্রের ভেতর দিয়ে চলা কয়েক মিলিয়ন আহিত ম্যাক্রো-কণা, প্লাজমায় লেজার আঘাত ও ওয়েকফিল্ড ত্বরণের জন্য ব্যবহৃত।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: একটি প্লাজমা-তরঙ্গ কি কিলোমিটারের বদলে সেন্টিমিটারে ইলেকট্রন ত্বরান্বিত করতে পারে?
বাদ দেয়: প্রতিটি সিমুলেটেড কণা বহু আসল কণার প্রতিনিধি, ফলে একটি আসল প্লাজমার সূক্ষ্ম দানাদারত্ব ঝাপসা হয়।
যাতে চলে: প্রায় 1016 FLOPS মোটামুটি একটি বড় GPU ক্লাস্টার, একটি পূর্ণ ওয়েকফিল্ড চালনার জন্য কয়েক দিন।শুরুর সাল: 1959 Buneman ও Dawson-এর প্রথম তড়িৎ-স্থিতিক কণা-জালিকা প্লাজমা চালনা।
প্লাজমা ভারসাম্য ও স্থিতিশীলতা
চৌম্বকভাবে আবদ্ধ প্লাজমার পুরো আকার, মোচড় খাওয়া, ছিঁড়ে যাওয়া বা বিপর্যস্ত হওয়ার আগে সে কত চাপ আর প্রবাহ সইতে পারে তার সঙ্গে যাচাই করা।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: এই প্লাজমা বিন্যাস কি আকার ধরে রাখবে, নাকি ভেঙে পড়বে?
বাদ দেয়: আসল বিঘ্ন প্রায়ই ছোট অসম্পূর্ণতা ও অশুদ্ধি থেকে শুরু হয়, যা আদর্শায়িত ভারসাম্য বাদ দেয়।
যাতে চলে: প্রায় 1015 FLOPS মোটামুটি একটি বিশ্ববিদ্যালয় ক্লাস্টার, প্রতিটি ভারসাম্য-স্ক্যানে কয়েক ঘণ্টা।শুরুর সাল: 1958 প্রথম চৌম্বক-আবদ্ধ যন্ত্রগুলোর জন্য প্রাথমিক গণনা করা ভারসাম্য।
জড়তা-আবদ্ধকরণ অন্তর্বিস্ফোরণ
জ্বালানির একটি ছোট ক্যাপসুল তীব্র বিকিরণে ভেতরের দিকে চালিত হয়, যতক্ষণ না ফিউশন ঘটার মতো গরম ও ঘন হয়, বিকিরণ, জলগতিবিদ্যা ও জ্বলন্ত প্লাজমা একসঙ্গে মডেল করে।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: জ্বালানি কি নিজেই বিস্ফোরিত হয়ে যাওয়ার আগে জ্বলে ওঠার মতো সমানভাবে সংকুচিত হবে?
বাদ দেয়: চালনার ক্ষুদ্র অসমতা অস্থিরতার বীজ বোনে, যা সবচেয়ে সরল রানগুলোর ধরে নেওয়া গোলীয় প্রতিসাম্য ভেঙে দেয়।
যাতে চলে: প্রায় 1016 FLOPS মোটামুটি একটি বড় ক্লাস্টার বা সুপারকম্পিউটারের অংশ, প্রতিটি নকশায় কয়েক দিন।শুরুর সাল: 1972 লেজার-চালিত জ্বালানি ক্যাপসুলের প্রাথমিক বিকিরণ-জলগতিবিদ্যা সিমুলেশন।
চৌম্বক পুনঃসংযোগ
প্লাজমায় চৌম্বক বলরেখা ভেঙে আবার জোড়া লাগে, জমানো ক্ষেত্র-শক্তিকে তাপ ও দ্রুত কণায় রূপান্তরিত করে।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: চৌম্বক বলরেখা আসলে কত দ্রুত ভাঙতে ও আবার জুড়তে পারে?
বাদ দেয়: আসল প্রক্রিয়া ইলেকট্রনের কক্ষপথ থেকে পুরো তারাব্যবস্থা পর্যন্ত নানা মাপে ছড়িয়ে আছে, যা কোনো একটি রান একসঙ্গে ধরতে পারে না।
যাতে চলে: প্রায় 1015 FLOPS মোটামুটি একটি বিশ্ববিদ্যালয় ক্লাস্টার, একটি পুনঃসংযোগ ঘটনার জন্য কয়েক দিন।শুরুর সাল: 1963 Sweet ও Parker-এর তত্ত্ব অনুসরণ করা ক্ষেত্র-রেখার পুনঃসংযোগের প্রাথমিক গণনা করা মডেল।
শিল্প-প্লাজমা প্রক্রিয়াকরণ
নিম্ন-তাপমাত্রার প্লাজমায় আয়ন ও সক্রিয় প্রজাতি একটি তলে আঘাত করে ও তা খোদাই করে, যা অতিসূক্ষ্ম নির্ভুলতায় পদার্থকে আকার দিতে ব্যবহৃত হয়।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: প্লাজমা কি পৃষ্ঠকে সমানভাবে খোদাই বা প্রলেপ দেবে?
বাদ দেয়: দেয়ালের পৃষ্ঠের রসায়ন এখনো সরল করা, আসল দূষিত চেম্বারে যত খুঁটিনাটি থাকে তার চেয়ে অনেক কম।
যাতে চলে: প্রায় 1013 FLOPS মোটামুটি একটি ওয়ার্কস্টেশন বা ছোট ক্লাস্টার, প্রতিটি প্রক্রিয়া-পদ্ধতিতে কয়েক ঘণ্টা।শুরুর সাল: 1985 পৃষ্ঠ-প্রক্রিয়াকরণের জন্য প্লাজমা-খোদাইয়ের প্রাথমিক কম্পিউটার মডেল।
লেজার ওয়েকফিল্ড ত্বরণ
তীব্র লেজার স্পন্দনের কণা-ইন-সেল রান, যা একটি প্লাজমা তরঙ্গ চালায়, আর সেই তরঙ্গ কয়েক মিলিমিটার জুড়ে ইলেকট্রন আটকায় ও ত্বরান্বিত করে।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: একটি প্লাজমা তরঙ্গ খুব অল্প দূরত্বে ইলেকট্রনকে কীভাবে উচ্চ শক্তিতে ত্বরান্বিত করতে পারে?
বাদ দেয়: আয়নায়ন, বিকিরণ-প্রতিক্রিয়া ও লেজার-লক্ষ্যের ত্রুটি সাধারণত আদর্শায়িত করা হয়।
যাতে চলে: প্রায় 1018 FLOPS মোটামুটি 3D পার্টিকল-ইন-সেল, বহু তরঙ্গ-পর্যায় ধরে কয়েক বিলিয়ন কণাশুরুর সাল: 2002 Highly non-linear broken-wave (bubble) regime simulations (2002) সূত্র
স্টেলারেটর বিন্যাসের অনুকূলকরণ
ফিউশন প্লাজমার জন্য একটি পাক খাওয়া চৌম্বক বোতলের আকার, কম্পিউটারে বদলাতে বদলাতে কণার কক্ষপথ আটকে থাকে আর চালিত প্রবাহ ছাড়াই ভারসাম্য স্থির হয়।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: কোন ত্রিমাত্রিক চৌম্বক আকার একটি গরম প্লাজমাকে সবচেয়ে ভালো আটকায়?
বাদ দেয়: অপ্টিমাইজ-করা আকার আদর্শায়িত ভারসাম্যে বিচার করা হয়; টার্বুলেন্স ও কয়েলের সহনসীমা পরে আসে এবং প্রায়ই ফল নষ্ট করে।
যাতে চলে: প্রায় 1015 FLOPS মোটামুটি অনুকূলকরণের লুপের ভেতরে হাজার হাজার ভারসাম্য আর কক্ষপথের হিসাব।শুরুর সাল: 1988 Nuhrenberg ও Zille-র গণনা-করা প্রায়-পেঁচানো-প্রতিসম স্টেলারেটর। সূত্র
টোকামাকের কিনারার পেডেস্টাল ও ELM মডেলিং
টোকামাক প্লাজমার কিনারার খাড়া ধারের স্তর আর যে পর্যায়ক্রমিক বিস্ফোরণ দেয়ালে তাপ ছুড়ে দেয়, কিনারার ম্যাগনেটোহাইড্রোডাইনামিক স্থিতিশীলতা থেকে হিসাব করা।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: প্লাজমা ফেটে পড়ার আগে প্রান্তের চাপ কত উঁচুতে উঠতে পারে?
বাদ দেয়: স্থিতিশীলতার সীমা ভালোভাবেই অনুমান করা যায়, কিন্তু গতিশক্তি আর দেয়ালের পদার্থবিজ্ঞানসহ পুরো অরৈখিক বিস্ফোরণ এখনো নিয়মিত পূর্বাভাসের নাগালের বাইরে।
যাতে চলে: প্রায় 1016 FLOPS মোটামুটি একটি বড় বরাদ্দে একটি বিস্ফোরণের অরৈখিক প্রসারিত-MHD রান।শুরুর সাল: 2002 Snyder ও সহকর্মীদের পিলিং-বেলুনিং মডেল: প্রান্ত-স্থানীয় মোড (ELM) আর পেডেস্টাল নিয়ে। সূত্র
টোকামাকের পূর্ণ-যন্ত্র মডেলিং
একটি পুরো ফিউশন যন্ত্রের জন্য তাপ, পরিবহন, ভারসাম্য, প্রান্ত ও দেয়ালের মডেল একটি সমন্বিত কর্মপ্রবাহে জুড়ে দেওয়া, যা একটি পূর্ণ ডিসচার্জের পূর্বাভাস দেয়।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: একটি পূর্ণ প্লাজমা ডিসচার্জ কি যন্ত্র বানানোর আগেই অনুমান করা যায়?
বাদ দেয়: বেশিরভাগ মডিউল অতীতের যন্ত্রের সঙ্গে মেলানো সরল মডেল, তাই নতুন অবস্থার পূর্বাভাসে বড় অনিশ্চয়তা থাকে।
যাতে চলে: প্রায় 1016 FLOPS মোটামুটি একটি পূর্ণ নির্গমনের জন্য চালানো যুগ্ম হ্রাসকৃত ও উচ্চ-বিশ্বস্ততার মডিউল।শুরুর সাল: 2015 Imbeaux ও সহকর্মীদের ITER-এর জন্য সমন্বিত মডেলিং ও বিশ্লেষণ স্যুট, এমন মডিউলগুলোকে জুড়ে দেওয়া একটি মানক উপাত্ত মডেলের প্রথম প্রয়োগ। সূত্র
সংঘর্ষহীন শক সিমুলেশন
মহাকাশ প্লাজমায় শক-তরঙ্গ যেখানে কণা কখনো সংঘর্ষ করে না, আয়নকে আলাদাভাবে ও ইলেকট্রনকে তরল হিসেবে অনুসরণ করা হয়, যাতে শক-মুখ কেবল ক্ষেত্র থেকেই তৈরি হয়।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: যেখানে কোনো সংঘর্ষ হয় না, সেই শক-তরঙ্গে আয়ন কীভাবে ত্বরান্বিত হয়?
বাদ দেয়: ইলেকট্রনকে তরল ধরা হয় আর বাক্সটি একটি শকের ছোট এক টুকরো, তাই বৃহৎ-পরিসরের কাঠামো অনুপস্থিত।
যাতে চলে: প্রায় 1016 FLOPS মোটামুটি দুই বা তিন মাত্রায় বড় হাইব্রিড কাইনেটিক রান।শুরুর সাল: 1985 Quest-এর উচ্চ-মাখ-সংখ্যার সংঘর্ষহীন লম্ব শক-তরঙ্গের হাইব্রিড সিমুলেশন। সূত্র
ধূলিময় প্লাজমা ও ইউকাওয়া-ব্যবস্থার সিমুলেশন
প্লাজমায় ঝুলে থাকা আধানযুক্ত দানা, স্ক্রিনড বিভবের মাধ্যমে বিকর্ষণকারী কণা হিসেবে মডেল করা, যা স্ফটিক হয়ে জমে বা তরল হয়ে গলে।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: আধানযুক্ত দানার একটি মেঘ কত যুগ্মন-শক্তিতে স্ফটিক হয়?
বাদ দেয়: আবৃত-বিকর্ষণ পটেনশিয়াল প্লাজমার জায়গা নেয়, আর আসল ধুলোর মেঘে যে ওয়েক আর কণার চার্জ দেখা যায়, তা উপেক্ষা করে।
যাতে চলে: প্রায় 1012 FLOPS মোটামুটি দীর্ঘ সময়ের জন্য দশ লক্ষ পর্যন্ত দানার আণবিক গতিবিদ্যা।শুরুর সাল: 1994 Hamaguchi ও Farouki-র মন্টে কার্লো ও আণবিক গতিবিদ্যা থেকে দৃঢ়-যুগল ইউকাওয়া ব্যবস্থার তাপগতিবিদ্যা। সূত্র
এক-উপাদান প্লাজমা সিমুলেশন
অভিন্ন নিরপেক্ষকারী পটভূমিতে ডোবানো আধান, সাদা বামন ও দানব গ্রহের ভেতরের ঘন পদার্থের অবস্থা-সমীকরণ ও স্ফটিকীভবন জানতে সিমুলেট করা।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: কত ঘনত্বে ঘন নাক্ষত্রিক পদার্থ জমাট বাঁধে?
বাদ দেয়: অভিন্ন ইলেকট্রন পটভূমি আসল, পোলারায়িত হতে পারা ইলেকট্রনের জায়গা নেয়।
যাতে চলে: প্রায় 1010 FLOPS মোটামুটি কয়েক দশ হাজার আয়নের মন্টে কার্লো, আধুনিক মানদণ্ডে সামান্য।শুরুর সাল: 1966 Brush, Sahlin and Teller's Monte Carlo study of a one-component plasma. সূত্র
সিমুলেশনে শেখা প্লাজমা নিয়ন্ত্রণ
একটি রিইনফোর্সমেন্ট-লার্নিং নিয়ন্ত্রক চৌম্বক কুণ্ডলীকে নির্দেশ দিয়ে একটি টোকামাক প্লাজমাকে গড়তে ও ধরে রাখতে অনুশীলন করে, তার ভারসাম্য ও বিবর্তনের দ্রুত সিমুলেশনে, তারপর আসল যন্ত্রে চালানো হয়।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: সম্পূর্ণ সিমুলেশনে শেখা একটি নিয়ন্ত্রক কি একটি গরম প্লাজমাকে অনুরোধ করা আকারে ধরে রাখতে পারে?
বাদ দেয়: প্রশিক্ষণের মডেল টার্বুলেন্স আর দ্রুত অস্থিরতা বাদ দেয়, তাই নিয়ন্ত্রককে বিশ্বাস করা হয় কেবল তা যে পরিস্থিতি ধরে তার ভেতরেই।
যাতে চলে: প্রায় 1016 FLOPS মোটামুটি কয়েকশো অ্যাক্সিলারেটরে কয়েক দিনের প্রশিক্ষণ, প্লাজমা মডেল লক্ষ লক্ষ বার চালিয়ে।শুরুর সাল: 2022 Degrave and colleagues' deep reinforcement learning controller trained in simulation and run on a tokamak. সূত্র
কোয়ান্টাম বহুকণা ব্যবস্থা
জালিকায় অনেক মিথস্ক্রিয়াশীল ইলেকট্রন বা স্পিন, টেনসর নেটওয়ার্ক ও কোয়ান্টাম মন্টে কার্লো দিয়ে সামলানো, কারণ সঠিক অবস্থা সংরক্ষণ করার পক্ষে অনেক বেশি বড়।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: কিছু পদার্থ কেন অতিপরিবাহী হয়, আর কোনোটি কি ঘরের তাপমাত্রায় হতে পারে?
বাদ দেয়: টেনসর নেটওয়ার্ক আর কোয়ান্টাম মন্টে কার্লো দুটোই কিছু সবচেয়ে কৌতূহলজাগানো ফ্রাস্ট্রেটেড বা ফার্মিয়নিক ব্যবস্থায় ব্যর্থ হয়।
যাতে চলে: প্রায় 1016 FLOPS মোটামুটি একটি বড় ক্লাস্টার বা সুপারকম্পিউটারের অংশ, প্রতিটি উপাদানে কয়েক দিন।শুরুর সাল: 1980 ইলেকট্রন গ্যাসের প্রথম নির্ভুল কোয়ান্টাম মন্টি কার্লোর Ceperley ও Alder-এর কাজ।
কোয়ান্টাম কম্পিউটার অনুকরণ
একটি প্রচলিত কম্পিউটার কিউবিটের একটি রেজিস্টারের সম্পূর্ণ কোয়ান্টাম অবস্থা সংরক্ষণ করে এবং তার ওপর গেট প্রয়োগ করে। প্রতিটি কিউবিট যোগ হলে মেমোরি দ্বিগুণ হয়।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: এই কোয়ান্টাম অ্যালগরিদম কি কেউ তা চালানোর হার্ডওয়্যার বানানোর আগেই কাজ করে?
বাদ দেয়: প্রতিটি বাড়তি কিউবিটে দরকারি মেমরি দ্বিগুণ হয়, তাই এটি কেবল ছোট ক্ষেত্রগুলোই ইমুলেট করতে পারে, যেখানে কোয়ান্টাম সুবিধা নেই।
যাতে চলে: প্রায় 1015 FLOPS মোটামুটি একটি মেমোরি-ভারী ক্লাস্টার নোড; প্রতিটি বাড়তি কিউবিটে চাহিদা দ্বিগুণ হয়।শুরুর সাল: 1996 ছোট কোয়ান্টাম সার্কিটের প্রাথমিক চিরায়ত সিমুলেটর।
অ্যানালগ কোয়ান্টাম সিমুলেশন
একটি নিয়ন্ত্রণযোগ্য কোয়ান্টাম ব্যবস্থা, যেমন লেজার-আলোর জালিকায় অতিশীতল পরমাণু, এমনভাবে সুর-করা যাতে তা আরেকটির মতো আচরণ করে, যা গণনা করা খুব কঠিন।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: যদি কোনো চিরায়ত কম্পিউটার মডেলটি সমাধান করতে না পারে, তাহলে নিয়ন্ত্রণযোগ্য কোনো ভৌত ব্যবস্থা কি তা করতে পারে?
বাদ দেয়: এটি কেবল সেই একটি মডেল সম্পর্কে জানায়, যা অনুকরণ করার জন্য বানানো হয়েছিল, সেটি যে আসল পদার্থ থেকে অনুপ্রাণিত হয়েছিল তার সম্পর্কে নয়।
যাতে চলে: কোনো কম্পিউটারে নয়। পরমাণুগুলো নিজেরাই হিসাব করে; নিয়ন্ত্রণ কম্পিউটার শুধু ফল লিখে রাখে।শুরুর সাল: 2002 Greiner ও সহকর্মীদের আলোক-জালিকায় অতিশীতল পরমাণুর অতিতরল থেকে মট-অন্তরক দশা-রূপান্তর, যা পরে প্রাথমিক অ্যানালগ কোয়ান্টাম সিমুলেশন হিসেবে দেখা হয়েছে সূত্রসিমুলেশন বৃক্ষে: শীতল-পরমাণু কোয়ান্টাম সিমুলেটর
কোয়ান্টাম ত্রুটি সংশোধন
একটি কোয়ান্টাম কম্পিউটারের কিউবিট ও তাদের নষ্ট করা নয়েজ, ত্রুটি ছড়িয়ে পড়ার আগে ধরতে ও সারাতে নকশা করা একটি কোডের বিরুদ্ধে যাচাই করা হয়।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: বাস্তবসম্মত নয়েজ ধরে নিলে এই ত্রুটি-সংশোধন কোড কি আসলেই গণনা রক্ষা করে?
বাদ দেয়: আসল গোলমাল পরস্পর-সম্পর্কিত এবং সময়ের সঙ্গে এমনভাবে সরে যায়, যা আদর্শায়িত মডেল কদাচিৎ ধরে।
যাতে চলে: প্রায় 1015 FLOPS মোটামুটি একটি মেমোরি-ভারী ক্লাস্টার নোড; বড় কোডে চাহিদা অনেক বেশি।শুরুর সাল: 1996 প্রথম প্রস্তাবিত ত্রুটি-সংশোধন কোড পরীক্ষা করা প্রাথমিক সিমুলেশন।
টপোলজিক্যাল কোয়ান্টাম পদার্থ
ল্যাটিসে ইলেকট্রন এমনভাবে সাজানো, যাতে তাদের সম্মিলিত অবস্থা স্থানীয় খুঁটিনাটির বদলে সামগ্রিক আকারের ওপর নির্ভর করে, কোয়ান্টাম হল অবস্থা ও অন্য টপোলজিক্যাল দশা খুঁজতে গণনা করা।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: এই উপাদান কি এমন পদার্থ-দশা ধারণ করে, যা প্রতিসাম্য নয়, তার টপোলজি দ্বারা সুরক্ষিত?
বাদ দেয়: সত্যিকারের টপোলজিক্যাল অবস্থাকে খুব মিলে যাওয়া সাধারণ অবস্থা থেকে আলাদা করা এমন সংখ্যাগত নির্ভুলতার ওপর নির্ভর করতে পারে, যা বেশির ভাগ রান ঠিক ছুঁতে পারে না।
যাতে চলে: প্রায় 1016 FLOPS মোটামুটি একটি বড় ক্লাস্টার বা সুপারকম্পিউটারের অংশ, প্রতিটি প্রার্থী ব্যবস্থায় কয়েক দিন।শুরুর সাল: 1988 টপোলজিক্যাল ক্রমের তাত্ত্বিক আবিষ্কারের পরের প্রাথমিক সংখ্যাগত অধ্যয়ন।
অতিশীতল পারমাণবিক গ্যাসের গতিবিদ্যা
পরমাণুর একটি মেঘকে ঠান্ডা করে একটি কোয়ান্টাম তরঙ্গফাংশন ভাগ করানো হয়, এবং বোস-আইনস্টাইন কনডেনসেট বর্ণনাকারী গড়-ক্ষেত্র সমীকরণ দিয়ে তা চালানো হয়।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: বিচলিত হলে কনডেনসেট কীভাবে দোলে, ভাঙে বা ঘূর্ণি তৈরি করে?
বাদ দেয়: গড়-ক্ষেত্র সমীকরণ আলাদা পরমাণুর সেই পারস্পরিক সম্পর্ক বাদ দেয়, যা দশা-পরিবর্তনের কাছে গুরুত্বপূর্ণ।
যাতে চলে: প্রায় 1013 FLOPS মোটামুটি একটি ওয়ার্কস্টেশন; প্রতিটি আটকে-পড়া মেঘে কয়েক মিনিট থেকে কয়েক ঘণ্টা।শুরুর সাল: 1995 প্রথম ল্যাবরেটরি বোস-আইনস্টাইন কনডেনসেটকে ঘিরে তৈরি মডেলিং।
হার্ডওয়্যারে ডিজিটাল কোয়ান্টাম সিমুলেশন
নিয়ন্ত্রণযোগ্য কিউবিট দিয়ে তৈরি একটি কোয়ান্টাম কম্পিউটার গেটের একটি ক্রম চালায়, যা অনুরূপ আরেকটি ব্যবস্থার বিবর্তনের নকল করে।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: একটি প্রোগ্রামযোগ্য কোয়ান্টাম যন্ত্র কি এমন একটি মডেলের গতিবিদ্যা আবার ঘটাতে পারে, যা প্রচলিত কম্পিউটারের মেমোরির জন্য অতি বড়?
বাদ দেয়: গোলমাল গভীরতা সীমিত করে, আর ট্রটার আসন্নকরণ নিজের ত্রুটি আনে।
যাতে চলে: কোনো কম্পিউটারে নয়। কোয়ান্টাম হার্ডওয়্যার, চিরায়ত FLOPS নয়; যাচাই কেবল ছোট মাপে প্রচলিত যন্ত্রেশুরুর সাল: 2011 Universal digital quantum simulation with trapped ions (2011) সূত্র
কোয়ান্টাম হার্ডওয়্যারে ল্যাটিস গেজ তত্ত্ব
কয়েক কিউবিটের একটি কোয়ান্টাম কম্পিউটার রিয়েল টাইমে একটি ল্যাটিস গেজ তত্ত্ব বিবর্তিত করে; সাইন-সমস্যার কারণে প্রচলিত মন্টি কার্লোর পক্ষে এটি কঠিন কাজ।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: একটি গেজ তত্ত্বের রিয়েল-টাইম গতিবিদ্যা কি একটি কোয়ান্টাম কম্পিউটারে চালানো যায়?
বাদ দেয়: এখন পর্যন্ত কেবল একটি স্থানিক মাত্রা ও হাতেগোনা কয়েকটি স্থান।
যাতে চলে: কোনো কম্পিউটারে নয়। কিউবিটের সংখ্যা কম; মিলিয়ে দেখার ক্লাসিক্যাল খরচ সূচকীয় হারে বাড়ে।শুরুর সাল: 2016 Real-time dynamics of lattice gauge theories with a few-qubit quantum computer (2016) সূত্র
নিউরাল-নেটওয়ার্ক কোয়ান্টাম অবস্থা
একটি নিউরাল নেটওয়ার্ক একটি বহুকণা ব্যবস্থার তরঙ্গফাংশন উপস্থাপন করে, আর তার পরামিতিগুলো ভ্যারিয়েশনাল মন্টি কার্লো দিয়ে ঠিক করা হয়, ভূমি অবস্থা ও গতিবিদ্যা খুঁজতে।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: একটি নিউরাল নেটওয়ার্ক কি এত বড় একটি কোয়ান্টাম অবস্থাকে সংক্ষেপে সংকেতবদ্ধ করতে পারে, যা নির্ভুলভাবে সংরক্ষণ করা যায় না?
বাদ দেয়: নির্ভুলতা নির্ভর করে নেটওয়ার্কের নকশার ওপর, আর অনুকূলকরণ খারাপ ন্যূনতম বিন্দুতে আটকে যেতে পারে।
যাতে চলে: প্রায় 1016 FLOPS মোটামুটি অ্যাক্সিলারেটরে ভ্যারিয়েশনাল মন্টে কার্লো দিয়ে প্রশিক্ষণশুরুর সাল: 2016 Solving the quantum many-body problem with artificial neural networks (2016) সূত্র
অতিপরিবাহী ঘূর্ণির গতিবিদ্যা
টাইপ-II অতিপরিবাহীর ভেতর দিয়ে যাওয়া চৌম্বক ফ্লাক্সের নল, চলার সময়, ত্রুটিতে আটকে যাওয়ার সময় আর শক্তি ক্ষয়ের সময় অনুসরণ করা হয়, অতিপরিবাহী অবস্থার জন্য সময়-নির্ভর ক্ষেত্র তত্ত্ব ব্যবহার করে।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: চৌম্বক ঘূর্ণি অতিপরিবাহীর ভেতরে কীভাবে চলে ও আটকে যায়?
বাদ দেয়: ফেনোমেনোলজিক্যাল ক্ষেত্র তত্ত্ব অণুবীক্ষণিক ইলেকট্রন আচরণ উপেক্ষা করে, আর শুধু পরিবর্তন-তাপমাত্রার কাছেই বৈধ।
যাতে চলে: প্রায় 1014 FLOPS মোটামুটি ক্লাস্টারে ত্রিমাত্রিক সময়-নির্ভর গিনজবার্গ-ল্যান্ডাউ রান।শুরুর সাল: 1996 Gropp ও সহকর্মীদের দ্বিতীয় প্রকার অতিপরিবাহীতে ঘূর্ণির গতিবিদ্যার সংখ্যাগত সিমুলেশন। সূত্র
কোয়ান্টাম তরলের পথ-সমাকলন মন্টে কার্লো
প্রতিটি কোয়ান্টাম কণা যুক্ত অনুলিপির একটি বলয় হিসেবে উপস্থাপিত, সসীম তাপমাত্রায় নমুনা করা, শুধু মিথস্ক্রিয়া থেকে অতিতরল হিলিয়াম ও অন্য বোসন-তরল গণনা করতে।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: দুই কেলভিনের নিচে তরল হিলিয়াম ঘর্ষণ ছাড়া কেন প্রবাহিত হয়?
বাদ দেয়: ফার্মিয়নে সাইন-সমস্যা দেখা দেয়, তাই ইলেকট্রন ও হিলিয়াম-3-এর জন্য আসন্নকরণ লাগে, যা অনিয়ন্ত্রিত ত্রুটি আনে।
যাতে চলে: প্রায় 1014 FLOPS মোটামুটি একটি বাল্ক তরলের জন্য কয়েক বিলিয়ন পথ-নমুনা।শুরুর সাল: 1984 Pollock ও Ceperley-র কোয়ান্টাম বহুকণা ব্যবস্থা ও অতিতরল হিলিয়ামের পথ-সমাকলন সিমুলেশন। সূত্র
স্ট্যাবিলাইজার সার্কিট সিমুলেশন
একটি প্রচলিত কম্পিউটার শুধু ক্লিফোর্ড গেট দিয়ে তৈরি একটি কোয়ান্টাম সার্কিট অনুসরণ করে; সম্পূর্ণ অবস্থা সংরক্ষণ না করে পাউলি অপারেটরের একটি ছোট সারণি কীভাবে বদলায় তা দেখে। এতে হাজার হাজার কিউবিটের ত্রুটি-সংশোধন সার্কিট চালানো যায়।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: প্রতিটি গেট, পরিমাপ ও নিষ্ক্রিয় ধাপ গোলমালযুক্ত হলে একটি ত্রুটি-সংশোধনী কোড কত ঘন ঘন ব্যর্থ হয়?
বাদ দেয়: কেবল ক্লিফোর্ড অপারেশন ও পাউলি পরিমাপে গড়া সার্কিট এভাবে অনুসরণ করা যায়, তাই সর্বজনীন কোয়ান্টাম গণনা নাগালের বাইরে।
যাতে চলে: প্রায় 1012 FLOPS মোটামুটি ওয়ার্কস্টেশন ক্লাস্টারে একটি বড় কোড প্যাচের কয়েক মিলিয়ন গোলমালযুক্ত শট।শুরুর সাল: 2004 স্টেবিলাইজার সার্কিটকে বহুপদী সময়ে সিমুলেট করার জন্য Aaronson ও Gottesman-এর উন্নত অ্যালগরিদম। সূত্র
শেখা ত্রুটি-সংশোধনী ডিকোডার
একটি নিউরাল নেটওয়ার্ক একটি কোয়ান্টাম কোডের সিমুলেটেড ত্রুটি-নকশায় প্রশিক্ষিত হয়, মাপা সিনড্রোম পড়ে বুঝতে কোন সংশোধন প্রয়োগ করতে হবে।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: একটি শেখা ডিকোডার কি কোয়ান্টাম স্মৃতির ত্রুটি হাতে-নকশা-করা অ্যালগরিদমের চেয়ে দ্রুত বা বেশি নির্ভুলভাবে সারাতে পারে?
বাদ দেয়: ডিকোডার কেবল সেই নয়েজ মডেলই জানে যা দিয়ে তাকে প্রশিক্ষণ দেওয়া হয়েছে, আর আসল হার্ডওয়্যারে ড্রিফট আর পারস্পরিক সম্পর্কযুক্ত ত্রুটি থাকে, যা সিমুলেশনে ছিল না।
যাতে চলে: প্রায় 1015 FLOPS মোটামুটি GPU নোডে শত শত কোটি সিমুলেটেড সিন্ড্রোমে প্রশিক্ষণ।শুরুর সাল: 2016 Torlai ও Melko-র টপোলজিক্যাল কোডের নিউরাল ডিকোডার (arXiv 2016, প্রকাশিত 2017)। সূত্র
কোয়ান্টাম নেটওয়ার্ক সিমুলেশন
কিউবিট-ধারী নোড, কোয়ান্টাম-সংশ্লিষ্ট সংযোগ ও গোলমালযুক্ত ফোটন চ্যানেল সময়ে বিচ্ছিন্ন ঘটনা হিসেবে মডেল করা হয়, যাতে একটি নেটওয়ার্কজুড়ে কোয়ান্টাম সংশ্লিষ্টতা ভাগ করার প্রোটোকল পরীক্ষা করা যায়।
যে প্রশ্নের উত্তর দেয়: দুটি দূরের নোড রিপিটার ও ক্ষতিযুক্ত ফাইবারের মাধ্যমে কত দ্রুত ও কতটা বিশ্বস্তভাবে কোয়ান্টাম সংশ্লিষ্টতা ভাগ করতে পারে?
বাদ দেয়: হার্ডওয়্যারের গোলমাল কয়েকটি প্যারামিটারযুক্ত মডেলে নামিয়ে আনা হয়, আর পূর্বাভাসিত হার মেলানোর মতো কোনো বড় মাপের নেটওয়ার্ক নেই।
যাতে চলে: প্রায় 1011 FLOPS মোটামুটি একটি সার্ভারে নেটওয়ার্ক প্রোটোকলের অনেক দীর্ঘ রান।শুরুর সাল: 2021 Coopmans and colleagues' NetSquid, a discrete-event simulator for quantum networks. সূত্র