september 24, 2021

Nettnord.no

Næringsnett Nord-Troms

Forskere simulerte nettopp kvanteteknologi på klassisk maskinvare

Forskere simulerte nettopp kvanteteknologi på klassisk maskinvare

Lurer i bakgrunnen for søken etter ekte kvanteoverherredømme er en ubehagelig mulighet: hyperraske tallbehandlingsoppgaver basert på kvantehopp. kan være mye sprøytenarkoman.

Nå har et par fysikere fra École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) i Sveits og Columbia University i USA funnet en bedre måte å bedømme potensialet til kvanteenheter på kort sikt: ved å simulere kvantemekanikk som de er basert på. . mer tradisjonell maskinvare.

Studien hans gjorde bruk av et nevrale nettverk utviklet av Giuseppe Carleo fra EPFL og hans kollega Matthias Troyer i 2016, ved bruk av maskinlæring å komme til en tilnærming til et kvantesystem som har ansvaret for å utføre en bestemt prosess.

Kjent som Omtrentlig optimeringsalgoritme for kvantum (QAOA), identifiserer prosessen optimale løsninger på et problem i energitilstander fra en liste over muligheter, løsninger som bør produsere minst mulig feil når de brukes.

“Det er stor interesse for å forstå hvilke problemer som kan løses effektivt kvante datamaskinog QAOA er en av de mest fremtredende kandidatene ” Han sier Carleo.

QAOA -simuleringen utviklet av Carleo og Matija Medvidović, en doktorgradsstudent ved Columbia University, etterlignet en 54 qubit enhet, betydelig, men veldig i tråd med de siste prestasjonene innen kvanteteknologi.

Selv om det var en tilnærming til hvordan algoritmen ville kjøre på en ekte kvantemaskin, gjorde den en god nok jobb til å fungere som den virkelige avtalen.

Tiden vil vise om fremtidens fysikere raskt vil analysere grunnstater på en ettermiddag med QAOA -beregninger på en ekte maskin, eller om de vil ta seg god tid med å bruke en sann og binær kode.

READ  Fullmåne i januar 2021: når skal man se ulvemånen

Ingeniører gjør fortsatt utrolige fremskritt med å utnytte det snurrende hjulet av sannsynlighet fanget i kvantebokser. Om nåværende innovasjoner noen gang vil være nok til å overvinne de største hindringene i denne generasjonen av kvanteteknologiens bestrebelser, er det presserende spørsmålet.

Kjernen i hver kvanteprosessor er beregningsenheter som kalles qubits. Hver representerer en sannsynlighetsbølge, en uten en enkelt definert tilstand, men som er robust fanget opp av en relativt enkel ligning.

Bind nok qubits, som er kjent som floke – og den ligningen blir mer og mer kompleks.

Etter hvert som de koblede qubits øker i antall, fra dusinvis til score til tusenvis, vil den typen beregninger bølgene deres kan representere forlate alt vi kan håndtere ved hjelp av klassiske biter av binær kode i støvet.

Men hele prosessen er som å veve et blondeteppe ut av et spindelvev – hver bølge er ett pust unna å vikle seg inn i omgivelsene, noe som resulterer i katastrofale feil. Selv om vi kan redusere risikoen for slike feil, er det ingen enkel måte for øyeblikket å eliminere dem helt.

Imidlertid kan vi kanskje leve med feil hvis det er en enkel måte å kompensere for dem. For øyeblikket risikerer den forventede kvanteakselerasjonen å være en hengivenhet som fysikere desperat jakter på.

“Men” kvanteakselerasjon “-barrieren er nesten stiv og blir stadig omformet av ny forskning, også takket være fremskritt i utviklingen av mer effektive klassiske algoritmer.” Han sier Carleo.

Så fristende som det er å bruke simuleringer som en måte å argumentere for at klassisk databehandling beholder en fordel i forhold til kvantemaskiner, insisterer Carleo og Medvidović på at den ultimate fordelen med tilnærmingen er å sette benchmarks på hva som kan oppnås i den nåværende epoken av ufullkomne og nylig voksende kvanteteknologier.

READ  Mighty Morphins Flat Pasta tar tredimensjonale former mens du lager mat

Utover det, hvem vet? Kvanteteknologi er risikabelt nok. Så langt ser det ut til å lønne seg.

Denne forskningen ble publisert i Kvantinformasjon fra naturen.