محققان از تکنیک‌هایی برای مدیریت انباشت خطا استفاده می‌کنند و پتانسیل محاسبات کوانتومی را در دوره NISQ مستعد خطا نشان می‌دهند — ScienceDaily

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).

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.

این مطالعه به طور قطعی نشان می‌دهد که با کنترل خطای مناسب، رایانه‌های کوانتومی می‌توانند الگوریتم‌های کاملی را با مقیاس‌بندی بهتر زمان لازم برای یافتن راه‌حل نسبت به رایانه‌های معمولی، حتی در عصر NISQ، اجرا کنند.



منبع 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، نسخه‌ای از بازی تلویزیونی Jeopardy را تصور کنید که در آن شرکت‌کنندگان به نوبت یک کلمه مخفی با طول مشخص را حدس می‌زنند، 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.

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 می‌گوید چالش «به‌دست آوردن مزیت در دنیای واقعی است، جایی که رایانه‌های کوانتومی امروزی هنوز «نویزدار» هستند.» این شرایط مستعد نویز محاسبات کوانتومی کنونی، عصر «NISQ» (کوانتومی با مقیاس متوسط ​​پر سر و صدا) نامیده می‌شود. ، 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.

در مطالعه خود، محققان کلمات را با رشته های بیتی جایگزین کردند. یک کامپیوتر کلاسیک به طور متوسط ​​به 33 میلیون حدس نیاز دارد تا یک رشته 26 بیتی را به درستی شناسایی کند. در مقابل، یک کامپیوتر کوانتومی با عملکرد کامل، که حدس‌ها را در برهم‌نهی کوانتومی ارائه می‌کند، می‌تواند 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.

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.

Matthew Newman

Matthew Newman Matthew has over 15 years of experience in database management and software development, with a strong focus on full-stack web applications. He specializes in Django and Vue.js with expertise deploying to both server and serverless environments on AWS. He also works with relational databases and large datasets
[ Back To Top ]