• مجله اینترنتی اسپینر وبسایت
  • محققان از تکنیک هایی برای مدیریت انباشت خطا استفاده می کنند و پتانسیل محاسبات کوانتومی را در دوره NISQ مستعد خطا نشان می دهند -- ScienceDaily
محققان از تکنیک هایی برای مدیریت انباشت خطا استفاده می کنند و پتانسیل محاسبات کوانتومی را در دوره NISQ مستعد خطا نشان می دهند -- ScienceDaily
انتشار: خرداد 16، 1402
بروزرسانی: 27 خرداد 1404

محققان از تکنیک هایی برای مدیریت انباشت خطا استفاده می کنند و پتانسیل محاسبات کوانتومی را در دوره NISQ مستعد خطا نشان می دهند -- ScienceDaily

لیدار خاطرنشان می کند که "در حال حاضر، رایانه های کلاسیک هنوز می توانند مشکل را سریعتر به صورت مطلق حل کنند." به عبارت دیگر، مزیت گزارش شده بر حسب مقیاس زمانی که برای یافتن راه حل لازم است، اندازه گیری می شود، نه زمان مطلق. این بدان معنی است که برای رشته های بیتی به اندازه کافی طولانی، حل کوانتومی در نهایت سریعتر خواهد بود.

در مطالعه خود، محققان کلمات را با رشته های بیتی جایگزین کردند. یک کامپیوتر کلاسیک به طور متوسط \u200b\u200bبه 33 میلیون حدس نیاز دارد تا یک رشته 26 بیتی را به درستی شناسایی کند. در مقابل، یک کامپیوتر کوانتومی با عملکرد کامل، که حدس ها را در برهم نهی کوانتومی ارائه می کند، می تواند پاسخ صحیح را تنها با یک حدس تشخیص دهد. این کارایی ناشی از اجرای یک الگوریتم کوانتومی است که بیش از 25 سال پیش توسط دانشمندان رایانه ایتان برنشتاین و اومش وزیرانی توسعه یافته است. با این حال، نویز می تواند به طور قابل توجهی این مزیت کوانتومی نمایی را مختل کند.

دانیل لیدار، استاد مهندسی ویتربی در USC و مدیر مرکز USC برای علوم و فناوری اطلاعات کوانتومی، و نویسنده اول، دکتر بیبک پوخارل، دانشمند پژوهشی در IBM Quantum، به این مزیت افزایش سرعت کوانتومی در زمینه یک "رشته بیت" دست یافتند. بازی حدس زدن." آنها با سرکوب مؤثر خطاهایی که معمولاً در این مقیاس دیده می شوند، رشته هایی تا 26 بیت را مدیریت کردند که به طور قابل توجهی بزرگتر از آنچه قبلا ممکن بود. (بیت یک عدد باینری است که یا صفر یا یک است).

هرچه یک مشکل متغیرهای ناشناخته بیشتری داشته باشد، معمولاً حل آن برای رایانه دشوارتر است. محققان می توانند با انجام یک نوع بازی با رایانه، عملکرد رایانه را ارزیابی کنند تا ببینند الگوریتم با چه سرعتی می تواند اطلاعات پنهان را حدس بزند. به عنوان مثال، نسخه ای از بازی تلویزیونی Jeopardy را تصور کنید که در آن شرکت کنندگان به نوبت یک کلمه مخفی با طول مشخص را حدس می زنند، یک کلمه کامل در یک زمان. میزبان تنها یک حرف صحیح را برای هر کلمه حدس زده شده قبل از تغییر کلمه مخفی به صورت تصادفی نشان می دهد.

این مطالعه به طور قطعی نشان می دهد که با کنترل خطای مناسب، رایانه های کوانتومی می توانند الگوریتم های کاملی را با مقیاس بندی بهتر زمان لازم برای یافتن راه حل نسبت به رایانه های معمولی، حتی در عصر NISQ، اجرا کنند.



منبع لیدار و پوخارل با تطبیق تکنیک سرکوب نویز به نام جداسازی دینامیکی به سرعت کوانتومی خود دست یافتند. آنها یک سال را صرف آزمایش کردند و پوخارل به عنوان کاندیدای دکترا زیر نظر لیدار در USC کار کرد. در ابتدا، به نظر می رسید که استفاده از جداسازی دینامیکی عملکرد را کاهش می دهد. با این حال، پس از اصلاحات متعدد، الگوریتم کوانتومی همانطور که در نظر گرفته شده بود عمل کرد. زمان حل مسائل در آن زمان کندتر از هر کامپیوتر کلاسیک دیگری رشد کرد و با پیچیده تر شدن مسائل، مزیت کوانتومی به طور فزاینده ای آشکار شد.

کامپیوترهای کوانتومی وعده حل مسائل خاصی را با مزیتی می دهند که با افزایش پیچیدگی مشکلات افزایش می یابد. با این حال، آنها همچنین به شدت مستعد خطا یا نویز هستند. لیدار می گوید چالش «به دست آوردن مزیت در دنیای واقعی است، جایی که رایانه های کوانتومی امروزی هنوز «نویزدار» هستند.» این شرایط مستعد نویز محاسبات کوانتومی کنونی، عصر «NISQ» (کوانتومی با مقیاس متوسط \u200b\u200bپر سر و صدا) نامیده می شود. ، اصطلاحی اقتباس شده از معماری RISC که برای توصیف دستگاه های محاسباتی کلاسیک استفاده می شود. بنابراین، هر نمایش فعلی مزیت سرعت کوانتومی نیاز به کاهش نویز دارد.

نویسنده: تیم تحریریه Matthew Newman