Quantumrun

Ofbyldingskredyt:

iStock

Self-reparearjende kwantumkomputers: flaterfrij en fouttolerant

Undersikers sykje manieren om kwantumsystemen te meitsjen dy't flaterfrij en fouttolerant binne om de folgjende generaasje technologyen te bouwen.

Skriuwer:
Namme fan auteur
Quantumrun Foresight
Febrewaris 14, 2023

Ynsjoch gearfetting

Quantum computing fertsjintwurdiget in paradigma ferskowing yn kompjûter ferwurking. Dizze systemen hawwe it potensjeel om komplekse berekkeningen yn in kwestje fan minuten op te lossen dy't klassike kompjûters jierren, soms ieuwen, nimme soe om te realisearjen. De earste stap om it folsleine potensjeel fan kwantumtechnologyen yn te skeakeljen is lykwols te garandearjen dat se har útgongen sels kinne reparearje.

Self-reparearjende kwantumkomputerkontekst

Yn 2019 koe de Google Sycamore-chip, mei 54 qubits, in berekkening útfiere yn 200 sekonden, wat normaal in klassike kompjûter 10,000 jier soe nimme om te foltôgjen. Dizze prestaasje wie de katalysator fan Google's quantum supremacy, en krige wrâldwide erkenning as in grutte trochbraak yn quantum computing. Dêrnei hat dit fierder ûndersyk en foarútgong binnen it fjild brocht.

Yn 2021 naam Sycamore in oare stap foarút troch te demonstrearjen dat it berekkeningsfouten kin reparearje. Lykwols, it proses sels yntrodusearre nije flaters neitiid. In gewoan probleem yn quantum computing is dat de krektens fan har berekkeningen noch ûntbrekke yn ferliking mei klassike systemen.

Kompjûters dy't bits (binêre sifers, dy't de lytste ienheid fan kompjûtergegevens binne) mei twa mooglike steaten (0 en 1) brûke om gegevens op te slaan, komme foarsjoen fan flaterkorreksje as standertfunksje. As in bytsje 0 wurdt ynstee fan 1 of oarsom, kin dit type flater wurde fongen en korrizjearre.

De útdaging yn quantum computing is mear yngewikkelder as elk quantum bit, of qubit, bestiet tagelyk yn in steat fan 0 en 1. As jo besykje te mjitten harren wearde, de gegevens sille ferlern gean. In langsteande potensjele oplossing is west om in protte fysike qubits te groepearjen yn ien "logyske qubit" (qubits dy't wurde regele troch kwantumalgoritmen). Ek al hawwe logyske qubits earder bestien, se waarden net brûkt foar flaterkorreksje.

Disruptive ynfloed

Ferskate ûndersyksynstituten en AI-labs hawwe ûndersocht hoe't jo logyske qubits kinne meitsje dy't sels korrigearje kinne. Bygelyks, US-basearre Duke University en Joint Quantum Institute makke in logyske qubit dy't funksjonearret as ien ienheid yn 2021. Troch it te basearjen op in kwantumflaterkorreksjekoade, kinne fouten makliker wurde ûntdutsen en korrizjearre. Derneist makke it team de qubit-fouttolerant om alle negative effekten fan dizze flaters te befetsjen. Dit resultaat wie de earste kear dat in logyske qubit betrouberer waard toand as elke oare fereaske stap yn syn skepping.

Mei it brûken fan it ion-trap-systeem fan 'e Universiteit fan Marylân koe it team oant 32 yndividuele atomen mei lasers koelje foardat se se op elektroden op in chip ophingje. Troch elk atoom te manipulearjen mei lasers, koene se it as qubit brûke. De ûndersikers hawwe oantoand dat ynnovative ûntwerpen ien-dei frije kwantumberekkening kinne út 'e hjoeddeistige steat fan flaters. Fault-tolerante logyske qubits kinne wurkje om de gebreken yn hjoeddeistige qubits en kinne de rêchbonke wêze fan betroubere kwantumkompjûters foar echte applikaasjes.

Sûnder selskorrigearjende of sels reparearjende kwantumkomputers soe it ûnmooglik wêze om systemen foar keunstmjittige yntelliginsje (AI) te meitsjen dy't akkuraat, transparant en etysk binne. Dizze algoritmen fereaskje grutte hoemannichten gegevens en komputerkrêft om har potensjeel te ferfoljen, ynklusyf it meitsjen fan autonome auto's feilich en digitale twillingen dy't Internet of Things (IoT) apparaten kinne stypje.

Gefolgen fan sels-reparearjende quantum computing

Bredere gefolgen fan ynvestearrings yn selsreparearjende kwantumkomputer kinne omfetsje:

Ûntwikkeljen fan kwantumsystemen dy't hegere voluminten gegevens kinne ferwurkje wylst flaters yn realtime fange.
Undersikers ûntwikkelje autonome kwantumsystemen dy't net allinich sels reparearje kinne, mar sels testje.
Ferhege finansiering yn kwantumûndersyk en mikrochipûntwikkeling om kompjûters te meitsjen dy't miljarden ynformaasje kinne ferwurkje, mar minder enerzjy fereaskje.
Quantum kompjûters dy't betrouber kinne stypje mear komplekse prosessen, ynklusyf ferkear netwurken en folslein automatisearre fabriken.
De folsleine yndustriële tapassing fan quantum computing yn alle sektoaren. Dit senario sil pas mooglik wurde as bedriuwen har genôch fertrouwen fiele yn 'e krektens fan kwantumberekkeningsútgongen om de beslútfoarming te begelieden of systemen mei hege wearde te operearjen.