Quantumrun

КРЭДЫТ ВЫЯВЫ:

Istock

Квантавыя кампутары, якія самастойна аднаўляюцца: беспамылковыя і ўстойлівыя да збояў

Даследчыкі шукаюць спосабы стварэння квантавых сістэм без памылак і адмоваўстойлівасці для стварэння наступнага пакалення тэхналогій.

аўтар:
імя аўтара
Quantumrun Foresight
Люты 14, 2023

Кароткі агляд

Квантавыя вылічэнні ўяўляюць сабой змену парадыгмы ў камп'ютэрнай апрацоўцы. Гэтыя сістэмы могуць вырашаць складаныя вылічэнні за лічаныя хвіліны, на выкананне якіх класічным кампутарам спатрэбіліся б гады, а часам і стагоддзі. Аднак першым крокам да выкарыстання поўнага патэнцыялу квантавых тэхналогій з'яўляецца забеспячэнне іх магчымасці самастойнага аднаўлення сваіх вынікаў.

Кантэкст квантавых вылічэнняў, якія самааднаўляюцца

У 2019 годзе чып Google Sycamore, які змяшчае 54 кубіты, змог выканаць разлік за 200 секунд, на выкананне якога звычайна класічнаму камп'ютару спатрэбілася б 10,000 XNUMX гадоў. Гэта дасягненне стала каталізатарам квантавай перавагі Google, атрымаўшы сусветнае прызнанне як буйны прарыў у галіне квантавых вылічэнняў. У далейшым гэта спарадзіла далейшыя даследаванні і дасягненні ў гэтай галіне.

У 2021 годзе Sycamore зрабіў яшчэ адзін крок наперад, прадэманстраваўшы, што можа выпраўляць вылічальныя памылкі. Аднак пасля сам працэс увёў новыя памылкі. Звычайная праблема квантавых вылічэнняў заключаецца ў тым, што ўзровень дакладнасці іх вылічэнняў усё яшчэ недастатковы ў параўнанні з класічнымі сістэмамі.

Кампутары, якія выкарыстоўваюць біты (двайковыя лічбы, якія з'яўляюцца найменшай адзінкай камп'ютэрных даных) з двума магчымымі станамі (0 і 1) для захоўвання даных, стандартна абсталяваны карэкцыяй памылак. Калі біт становіцца роўным 0 замест 1 ці наадварот, гэтую памылку можна выявіць і выправіць.

Праблема квантавых вылічэнняў больш складаная, паколькі кожны квантавы біт або кубіт існуе адначасова ў стане 0 і 1. Калі вы паспрабуеце вымераць іх значэнне, даныя будуць страчаны. Даўнім магчымым рашэннем было згрупаваць мноства фізічных кубітаў у адзін «лагічны кубіт» (кубіты, якія кіруюцца квантавымі алгарытмамі). Нягледзячы на тое, што лагічныя кубіты існавалі раней, яны не выкарыстоўваліся для выпраўлення памылак.

Разбуральнае ўздзеянне

Некалькі навукова-даследчых устаноў і лабараторый штучнага інтэлекту вывучаюць, як стварыць лагічныя кубіты, якія могуць самавыпраўляцца. Напрыклад, амерыканскі Універсітэт Дзюка і Аб'яднаны квантавы інстытут у 2021 годзе стварылі лагічны кубіт, які функцыянуе як адзінае цэлае. Засноўваючы яго на кодзе квантавай карэкцыі памылак, можна прасцей выявіць і выправіць памылкі. Акрамя таго, каманда зрабіла кубіт адмоваўстойлівым, каб утрымліваць любыя негатыўныя наступствы згаданых памылак. Гэты вынік стаў першым выпадкам, калі лагічны кубіт быў больш надзейным, чым любы іншы неабходны этап яго стварэння.

Выкарыстоўваючы сістэму іённай пасткі Універсітэта штата Мэрыленд, каманда змагла астудзіць да 32 асобных атамаў з дапамогай лазераў, перш чым падвесіць іх на электроды на чыпе. Маніпулюючы кожным атамам з дапамогай лазераў, яны змаглі выкарыстоўваць яго ў якасці кубіта. Даследчыкі прадэманстравалі, што інавацыйныя распрацоўкі могуць на адзін дзень вызваліць квантавыя вылічэнні ад іх цяперашняга стану памылак. Адказаўстойлівыя лагічныя кубіты могуць абыйсці недахопы сучасных кубітаў і могуць быць асновай надзейных квантавых кампутараў для рэальных прыкладанняў.

Без квантавых камп'ютараў, якія самакарэктуюць або самавыпраўляюцца, было б немагчыма стварыць дакладныя, празрыстыя і этычныя сістэмы штучнага інтэлекту (AI). Гэтыя алгарытмы патрабуюць вялікіх аб'ёмаў даных і вылічальнай магутнасці, каб рэалізаваць свой патэнцыял, у тым ліку зрабіць аўтаномныя транспартныя сродкі бяспечнымі і лічбавымі блізнятамі, якія могуць падтрымліваць прылады Інтэрнэту рэчаў (IoT).

Наступствы самааднаўлення квантавых вылічэнняў

Больш шырокія наступствы інвестыцый у квантавыя вылічэнні, якія самастойна аднаўляюцца, могуць уключаць:

Распрацоўка квантавых сістэм, якія могуць апрацоўваць вялікія аб'ёмы даных, выяўляючы памылкі ў рэжыме рэальнага часу.
Даследчыкі распрацоўваюць аўтаномныя квантавыя сістэмы, якія могуць не толькі самастойна аднаўляцца, але і саматэсціраваць.
Павелічэнне фінансавання квантавых даследаванняў і распрацоўкі мікрачыпаў для стварэння кампутараў, якія могуць апрацоўваць мільярды інфармацыі, але патрабуюць менш энергіі.
Квантавыя кампутары, якія могуць надзейна падтрымліваць больш складаныя працэсы, у тым ліку сеткі трафіку і цалкам аўтаматызаваныя заводы.
Поўнае прамысловае прымяненне квантавых вылічэнняў ва ўсіх сектарах. Гэты сцэнар стане магчымым толькі тады, калі кампаніі адчуюць сябе дастаткова ўпэўненымі ў дакладнасці вынікаў квантавых вылічэнняў, каб кіраваць прыняццем рашэнняў або кіраваць высокакаштоўнымі сістэмамі.