Квантовые вычисления могут повысить производительность трассировки лучей до 190%

Исследователи в США, Португалии и Великобритании предсказали, что решением высоких требований к производительности трассировки лучей может стать комбинация старых алгоритмов трассировки лучей, смешанных с квантовыми вычислениями. В недавно опубликованном техническом документе исследования квантовые вычисления улучшили рабочие нагрузки трассировки лучей, увеличив производительность до 190%. Этот процесс осуществляется путем ограничения количества вычислений, необходимых каждому лучу.

Трассировка лучей в графических технологиях позволила совершить эволюционный скачок в играх, особенно в том, как они рендерятся. Тем не менее, производительность и способность разработчиков правильно адаптировать процесс были незначительными. Проблема заключается в аппаратных и вычислительных требованиях технологии трассировки лучей а также в необходимости специального оборудования, которое ограничивает доступ большинства пользователей к технологии.

В последнее время AMD FSR 2.0, NVIDIA DLSS и Intel XeSS нейтрализуют более высокие недостатки производительности. Апскейлеры минимизируют количество отображаемых пикселей, чтобы ограничить шаблонные тонкости конкретной сцены перед перестроением изображения до требуемого выходного разрешения.

Исследователи описывают, как квантовые вычисления потенциально могут минимизировать нагрузку на обработку. Группа взяла изображение 128 на 128, обработанное с включенной трассировкой лучей, и оптимизировала изображение с использованием трех разных стратегий. Эти три процесса представляли собой классические методы рендеринга, неоптимизированный квантовый рендеринг и оптимизация квантового рендеринга.

Первый метод вычислил 2 678 миллионов пересечений лучей на трехмерном изображении, предлагая 64 на каждый луч. Неоптимизированный подход сократил первое число вдвое, требуя только 33,6 пересечений лучей, что составляет 1 366 миллионов пересечений лучей. Используя оптимизированную квантовую технику в сочетании с классической системой, в последней попытке было получено изображение с 896 тысячами пересечений по 22,1 луча в каждом.

Наиболее значительным недостатком техники была квантовая вычислительная система. Квантовые компьютеры и устройства в настоящее время находятся в стадии разработки в категории NISQ или Noisy Intermediate-Scale Quantum. Эти сложные системы не являются самыми высокими по производительности, поэтому рендеринг требует нескольких часов для правильного вычисления каждого изображения. Эта категория идеально подходит для симуляций, но вряд ли является жизнеспособным вариантом в настоящее время для рендеринга игр.

Несмотря на то, что результаты были превосходными, технология далека от производства. С текущей тенденцией квантовых вычислений за последний год-два мы видим лишь небольшое количество квантовых вычислений, доступных для использования. IBM планирует увеличить объем квантовых вычислений в ближайшие годы, но неизвестно, насколько далеко продвинется технология за короткий промежуток времени.

Время и стоимость не позволяют технологии заметно расширить пространство потребительского рынка. Однако благодаря достижениям в области облачных игр только за последние несколько лет, конечный потребитель может увидеть появление технологии раньше чем кажется.