Квантумрун

Кредит суреті:

iStock

Өздігінен жөндейтін кванттық компьютерлер: қатесіз және ақауларға төзімді

Зерттеушілер технологиялардың келесі буынын құру үшін қатесіз және ақауларға төзімді кванттық жүйелерді құру жолдарын іздеуде.

автор:
Автордың аты-жөні
Кванттық болжау
Ақпан 14, 2023

Түсінікті қорытынды

Кванттық есептеулер компьютерлік өңдеудегі парадигманың ауысуын білдіреді. Бұл жүйелер классикалық компьютерлерге жылдар, кейде ғасырлар қажет болатын күрделі есептеулерді бірнеше минут ішінде шешуге мүмкіндігі бар. Дегенмен, кванттық технологиялардың толық әлеуетін қамтамасыз етудің бірінші қадамы - олардың өз нәтижелерін өздігінен жөндеуін қамтамасыз ету.

Өзін-өзі қалпына келтіретін кванттық есептеу контексті

2019 жылы 54 кубитті қамтитын Google Sycamore чипі әдетте классикалық компьютерді аяқтау үшін 200 10,000 жыл қажет болатын есептеуді XNUMX секундта орындай алды. Бұл жетістік Google-дың кванттық үстемдігінің катализаторы болды, кванттық есептеулердегі үлкен серпіліс ретінде бүкіл әлемде мойындалды. Кейіннен бұл саладағы қосымша зерттеулер мен жетістіктерді тудырды.

2021 жылы Sycamore есептеу қателерін түзете алатынын көрсету арқылы алға тағы бір қадам жасады. Дегенмен, процестің өзі кейіннен жаңа қателер енгізді. Кванттық есептеулердегі әдеттегі мәселе олардың есептеулерінің дәлдік жылдамдығының классикалық жүйелермен салыстырғанда әлі де болмауында.

Деректерді сақтау үшін екі ықтимал күйі (0 және 1) бар биттерді (компьютер деректерінің ең кіші бірлігі болып табылатын екілік сандар) пайдаланатын компьютерлер стандартты мүмкіндік ретінде қателерді түзетумен жабдықталған. Бит 0 орнына 1 болғанда немесе керісінше болса, қатенің бұл түрін ұстауға және түзетуге болады.

Кванттық есептеудегі қиындық күрделірек, өйткені әрбір кванттық бит немесе кубит бір уақытта 0 және 1 күйінде болады. Егер олардың мәнін өлшеуге әрекеттенсеңіз, деректер жоғалады. Көптеген физикалық кубиттерді бір «логикалық кубитке» (кванттық алгоритмдермен басқарылатын кубиттер) топтастыру бұрыннан келе жатқан әлеуетті шешім болды. Логикалық кубиттер бұрын болғанымен, олар қателерді түзету үшін пайдаланылмаған.

Деструктивті әсер

Бірнеше ғылыми мекемелер мен AI зертханалары өзін-өзі түзететін логикалық кубиттерді қалай жасауға болатынын зерттеп жатыр. Мысалы, АҚШ-тың Дьюк университеті мен Бірлескен кванттық институты 2021 жылы біртұтас бірлік ретінде жұмыс істейтін логикалық кубитті жасады. Оны кванттық қатені түзету кодына негіздей отырып, ақауларды оңай анықтауға және түзетуге болады. Сонымен қатар, команда аталған қателердің кез келген теріс әсерлерін қамту үшін кубитті ақауларға төзімді етті. Бұл нәтиже логикалық кубиттің оны жасаудағы кез келген басқа қажетті қадамға қарағанда сенімдірек екендігі бірінші рет көрсетілді.

Мэриленд университетінің ион-трап жүйесін пайдалана отырып, команда 32 жеке атомдарды чиптегі электродтардың үстіне ілу алдында лазермен салқындата алды. Әрбір атомды лазерлермен манипуляциялау арқылы олар оны кубит ретінде пайдалана алды. Зерттеушілер инновациялық дизайн кванттық есептеулерді қазіргі қателік күйінен бір күндік босатуға болатындығын көрсетті. Ақауларға төзімді логикалық кубиттер қазіргі кубиттердегі кемшіліктерді айналып өтуі мүмкін және нақты әлемдік қолданбалар үшін сенімді кванттық компьютерлердің тірегі бола алады.

Өзін-өзі түзететін немесе өздігінен жөндейтін кванттық компьютерлерсіз дәл, мөлдір және этикалық жасанды интеллект (AI) жүйелерін жасау мүмкін емес еді. Бұл алгоритмдер өз әлеуетін жүзеге асыру үшін үлкен көлемдегі деректер мен есептеу қуатын талап етеді, соның ішінде автономды көліктерді қауіпсіз ету және заттар интернеті (IoT) құрылғыларына қолдау көрсете алатын цифрлық егіздер.

Өзін-өзі қалпына келтіретін кванттық есептеулердің салдары

Өзін-өзі қалпына келтіретін кванттық есептеулерге инвестициялардың кеңірек салдары мыналарды қамтуы мүмкін:

Нақты уақытта қателерді анықтай отырып, деректердің үлкен көлемін өңдей алатын кванттық жүйелерді дамыту.
Зерттеушілер өзін-өзі жөндеп қана қоймай, өзін-өзі сынай алатын автономды кванттық жүйелерді әзірлеуде.
Миллиардтаған ақпаратты өңдей алатын, бірақ аз энергияны қажет ететін компьютерлерді жасау үшін кванттық зерттеулер мен микрочиптерді әзірлеуді қаржыландырудың ұлғаюы.
Күрделі процестерді, соның ішінде трафик желілерін және толық автоматтандырылған зауыттарды сенімді түрде қолдай алатын кванттық компьютерлер.
Барлық секторларда кванттық есептеулерді толық өнеркәсіптік қолдану. Бұл сценарий компаниялар шешім қабылдау немесе жоғары құнды жүйелерді пайдалану үшін кванттық есептеу нәтижелерінің дәлдігіне жеткілікті сенімді болған кезде ғана мүмкін болады.