Quantumrun

BILDA KREDITO:

iStock

Mem-riparantaj kvantumkomputiloj: Seneraraj kaj mistoleremaj

Esploristoj serĉas manierojn krei kvantumsistemojn, kiuj estas seneraraj kaj mistoleremaj por konstrui la venontan generacion de teknologioj.

Aŭtoro:
Aŭtora nomo
Quantumrun Foresight
Februaro 14, 2023

Enrigarda resumo

Kvantuma komputiko reprezentas paradigmoŝanĝon en komputila pretigo. Ĉi tiuj sistemoj havas la eblon solvi kompleksajn kalkulojn en demando de minutoj, kiuj bezonus klasikajn komputilojn jarojn, foje jarcentojn, por plenumi. Tamen, la unua paŝo por ebligi la plenan potencialon de kvantumaj teknologioj estas certigi, ke ili povas mem-ripari siajn produktaĵojn.

Mem-riparanta kvantuma komputika kunteksto

En 2019, la Google Sycamore-peceto, enhavanta 54 kvbitojn, povis fari kalkulon en 200 sekundoj, kiu kutime bezonus klasikan komputilon 10,000 jarojn por fini. Ĉi tiu atingo estis la katalizilo de la kvantuma supereco de Guglo, ricevante tutmondan rekonon kiel grava sukceso en kvantuma komputiko. Poste, ĉi tio generis pliajn esplorojn kaj progresojn en la kampo.

En 2021, Sycamore faris alian paŝon antaŭen montrante, ke ĝi povas ripari komputajn erarojn. Tamen, la procezo mem enkondukis novajn erarojn poste. Kutima problemo en kvantuma komputiko estas ke la precizecprocentoj de iliaj kalkuloj daŭre mankas kompare kun klasikaj sistemoj.

Komputiloj, kiuj uzas bitojn (binaraj ciferoj, kiuj estas la plej malgranda unuo de komputilaj datumoj) kun du eblaj statoj (0 kaj 1) por stoki datumojn, venas ekipitaj per erarkorektado kiel norma trajto. Kiam iom fariĝas 0 anstataŭ 1 aŭ inverse, ĉi tiu speco de eraro povas esti kaptita kaj korektita.

La defio en kvantuma komputado estas pli malsimpla ĉar ĉiu kvantuma bito, aŭ kvbito, ekzistas samtempe en stato de 0 kaj 1. Se vi provas mezuri ilian valoron, la datumoj perdiĝos. Multjara ebla solvo estis grupigi multajn fizikajn kvbitojn en unu "logikan kvbitojn" (kvbitojn kiuj estas kontrolitaj per kvantumalgoritmoj). Eĉ se logikaj kvbitoj ekzistis antaŭe, ili ne estis utiligitaj por erarkorektado.

Disrompa efiko

Pluraj esplorinstitucioj kaj AI-laboratorioj studis kiel fari logikajn kvitojn, kiuj povas mem-korekti. Ekzemple, Usono-bazita Universitato Duke kaj Joint Quantum Institute kreis logikan kviton kiu funkcias kiel ununura unuo en 2021. Bazante ĝin sur kvantuma erarĝustigkodo, faŭltoj povas esti pli facile detektitaj kaj korektitaj. Plie, la teamo igis la qubit-tolerema al misfunkciado por enhavi iujn ajn negativajn efikojn de menciitaj eraroj. Ĉi tiu rezulto estis la unuan fojon, ke logika kbito montriĝis pli fidinda ol iu alia postulata paŝo en sia kreado.

Uzante la jonkaptilan sistemon de la Universitato de Marilando, la teamo povis malvarmigi ĝis 32 individuajn atomojn per laseroj antaŭ suspendi ilin super elektrodoj sur blato. Manipulante ĉiun atomon per laseroj, ili povis uzi ĝin kiel qubit. La esploristoj pruvis, ke novigaj dezajnoj povus unutage liberigi kvantuman komputadon de ĝia nuna stato de eraroj. Mistoleremaj logikaj kvbitoj povas funkcii ĉirkaŭ la difektoj en nuntempaj kvbitoj kaj povus esti la spino de fidindaj kvantumkomputiloj por real-mondaj aplikoj.

Sen mem-korektaj aŭ mem-riparantaj kvantumkomputiloj, estus neeble fari sistemojn de artefarita inteligenteco (AI) precizajn, travideblajn kaj etikajn. Ĉi tiuj algoritmoj postulas grandajn kvantojn da datumoj kaj komputika potenco por plenumi sian potencialon, inkluzive de igi aŭtonomiajn veturilojn sekuraj kaj ciferecaj ĝemeloj, kiuj povas subteni aparatojn pri Interreto de Aĵoj (IoT).

Implicoj de mem-ripara kvantuma komputado

Pli larĝaj implicoj de investoj en mem-ripara kvantuma komputiko povas inkludi:

Evoluigante kvantumajn sistemojn, kiuj povas prilabori pli altajn volumojn de datumoj kaptante erarojn en reala tempo.
Esploristoj evoluantaj aŭtonomaj kvantumsistemoj kiuj ne nur povas mem-ripari sed memtesti.
Pliigita financado en kvantuma esplorado kaj mikroĉipa evoluo por krei komputilojn kiuj povas prilabori miliardojn da informoj sed postulas malpli da energio.
Kvantumkomputiloj kiuj povas fidinde subteni pli kompleksajn procezojn, inkluzive de trafikretoj kaj plene aŭtomatigitaj fabrikoj.
La plena industria apliko de kvantuma komputado trans ĉiuj sektoroj. Ĉi tiu scenaro nur iĝos ebla post kiam firmaoj sentos sufiĉe certaj pri la precizeco de kvantuma komputika produktaĵoj por gvidi la decidon aŭ funkciigi altvalorajn sistemojn.