Ինքնասխալվող քվանտային համակարգիչներ. առանց սխալների և անսարքությունների հանդուրժող

• Հեղինակ:
• Հեղինակ անունը

  Quantumrun Հեռատեսություն
• Փետրվարի 14, 2023

Insight ամփոփում

Քվանտային հաշվարկը ներկայացնում է համակարգչային մշակման պարադիգմային փոփոխություն: Այս համակարգերն ունեն հաշված րոպեների ընթացքում բարդ հաշվարկներ լուծելու ներուժ, որոնց իրականացման համար դասական համակարգիչները կպահանջվեն տարիներ, երբեմն՝ դարեր: Այնուամենայնիվ, քվանտային տեխնոլոգիաների լիարժեք ներուժն ընձեռելու առաջին քայլը նրանց ելքերը ինքնուրույն վերականգնելու ապահովումն է:

Քվանտային հաշվողական համատեքստի ինքնավերականգնում

2019 թվականին Google Sycamore չիպը, որը պարունակում է 54 քյուբիթ, կարողացավ 200 վայրկյանում կատարել հաշվարկ, որը սովորաբար դասական համակարգչին կպահանջվի 10,000 տարի ավարտելու համար: Այս ձեռքբերումը եղավ Google-ի քվանտային գերակայության կատալիզատորը՝ ստանալով համաշխարհային ճանաչում՝ որպես քվանտային հաշվիչների հիմնական առաջընթաց: Հետագայում սա հետագա հետազոտություններ և առաջընթաց է առաջացրել ոլորտում:

2021 թվականին Sycamore-ը ևս մեկ քայլ առաջ կատարեց՝ ցույց տալով, որ կարող է շտկել հաշվողական սխալները։ Այնուամենայնիվ, գործընթացն ինքնին նոր սխալներ մտցրեց հետո: Քվանտային հաշվարկների սովորական խնդիրն այն է, որ նրանց հաշվարկների ճշգրտության մակարդակը դեռևս բացակայում է դասական համակարգերի համեմատ: 

Համակարգիչները, որոնք օգտագործում են բիթեր (երկու թվանշաններ, որոնք համակարգչային տվյալների ամենափոքր միավորն են) երկու հնարավոր վիճակներով (0 և 1) տվյալների պահպանման համար, որպես ստանդարտ հատկանիշ, օժտված են սխալների ուղղումով: Երբ բիթը 0-ի փոխարեն դառնում է 1 կամ հակառակը, այս տեսակի սխալը կարելի է բռնել և ուղղել:

Քվանտային հաշվարկների մարտահրավերն ավելի բարդ է, քանի որ յուրաքանչյուր քվանտային բիթ կամ քյուբիթ գոյություն ունի միաժամանակ 0 և 1 վիճակում: Եթե փորձեք չափել դրանց արժեքը, տվյալները կկորչեն: Երկարատև պոտենցիալ լուծումը շատ ֆիզիկական քյուբիթների խմբավորումն է մեկ «տրամաբանական քյուբիթի» մեջ (քվանտային ալգորիթմներով կառավարվող քյուբիթներ): Չնայած տրամաբանական քյուբիթները նախկինում գոյություն են ունեցել, դրանք չեն օգտագործվել սխալների ուղղման համար:

Խանգարող ազդեցություն

Մի քանի հետազոտական ​​հաստատություններ և արհեստական ​​ինտելեկտի լաբորատորիաներ ուսումնասիրել են, թե ինչպես ստեղծել տրամաբանական քյուբիթներ, որոնք կարող են ինքնուրույն ուղղվել: Օրինակ՝ ԱՄՆ-ում գործող Դյուկի համալսարանը և Համատեղ քվանտային ինստիտուտը ստեղծեցին տրամաբանական քյուբիթ, որը գործում է որպես մեկ միավոր 2021 թվականին: Հիմնվելով այն քվանտային սխալի ուղղման կոդի վրա՝ սխալները կարող են ավելի հեշտությամբ հայտնաբերվել և ուղղվել: Բացի այդ, թիմը քիուբիթը դարձրեց սխալ հանդուրժող, որպեսզի պարունակի նշված սխալներից որևէ բացասական ազդեցություն: Այս արդյունքը առաջին անգամն էր, երբ տրամաբանական քյուբիթն ավելի հուսալի է, քան դրա ստեղծման ցանկացած այլ անհրաժեշտ քայլ:

Օգտագործելով Մերիլենդի համալսարանի իոնային թակարդի համակարգը՝ թիմը կարողացավ լազերներով սառեցնել մինչև 32 առանձին ատոմներ, նախքան դրանք կասեցնելը չիպի վրա էլեկտրոդների վրա: Լազերներով շահարկելով յուրաքանչյուր ատոմ՝ նրանք կարողացան այն օգտագործել որպես քյուբիթ: Հետազոտողները ցույց են տվել, որ նորարարական նախագծերը կարող են մեկ օր ազատել քվանտային հաշվարկներից՝ ներկայիս սխալներից: Սխալ հանդուրժող տրամաբանական քյուբիթները կարող են հաղթահարել ժամանակակից քյուբիթների թերությունները և կարող են լինել հուսալի քվանտային համակարգիչների հիմքը իրական աշխարհի ծրագրերի համար:

Առանց ինքնաշտկվող կամ ինքնուրույն վերանորոգվող քվանտային համակարգիչների, անհնար կլիներ արհեստական ​​ինտելեկտի (AI) համակարգեր ստեղծել, որոնք լինեն ճշգրիտ, թափանցիկ և բարոյական: Այս ալգորիթմները պահանջում են մեծ քանակությամբ տվյալներ և հաշվողական հզորություն՝ իրենց ներուժն իրացնելու համար, այդ թվում՝ ինքնավար մեքենաների անվտանգ և թվային երկվորյակներ դարձնելու համար, որոնք կարող են աջակցել իրերի ինտերնետի (IoT) սարքերին:

Քվանտային հաշվարկների ինքնուրույն վերանորոգման հետևանքները

Ինքնվերականգնվող քվանտային հաշվարկների մեջ ներդրումների ավելի լայն հետևանքները կարող են ներառել. 

• Քվանտային համակարգերի մշակում, որոնք կարող են մշակել ավելի մեծ ծավալի տվյալներ՝ միաժամանակ սխալներ հայտնաբերելով իրական ժամանակում:
• Հետազոտողները մշակում են ինքնավար քվանտային համակարգեր, որոնք ոչ միայն կարող են ինքնուրույն վերանորոգվել, այլև ինքնուրույն փորձարկել:
• Քվանտային հետազոտությունների և միկրոչիպերի մշակման ֆինանսավորման ավելացում՝ համակարգիչներ ստեղծելու համար, որոնք կարող են մշակել միլիարդավոր տեղեկատվություն, բայց պահանջում են ավելի քիչ էներգիա:
• Քվանտային համակարգիչներ, որոնք կարող են հուսալիորեն աջակցել ավելի բարդ գործընթացներին, ներառյալ երթևեկության ցանցերը և լիովին ավտոմատացված գործարանները:
• Քվանտային հաշվարկների ամբողջական արդյունաբերական կիրառումը բոլոր ոլորտներում: Այս սցենարը հնարավոր կդառնա միայն այն ժամանակ, երբ ընկերությունները բավականաչափ վստահ զգան քվանտային հաշվողական արդյունքների ճշգրտության մեջ՝ առաջնորդելու որոշումների կայացումը կամ գործարկելու բարձրարժեք համակարգեր:

Հարցեր, որոնք պետք է հաշվի առնել

• Որո՞նք են կայուն քվանտային համակարգիչների մյուս հնարավոր առավելությունները:
• Ինչպե՞ս կարող են նման տեխնոլոգիաները ազդել ձեր աշխատանքի վրա ապագայում: