Noul algoritm „Fast Forward” poate elibera puterea computerelor cuantice

Calculele cuantice de urmărire cantitativă depășesc limitele de timp impuse de decoerență, care afectează mașinile de astăzi.

Un nou algoritm care simulează transmiterea rapidă poate aduce o utilizare mai mare computerelor cuantice actuale și pe termen scurt, deschizând calea pentru ca aplicațiile să treacă limite de timp stricte care împiedică considerabil calculul cuantic.

„Calculatoarele cuantice au un timp limitat pentru efectuarea calculelor înainte ca natura lor cuantică utilă, pe care noi o numim coerență, să se descompună”, a declarat Andrew Sornborger de la Departamentul de Calculatoare, Calculatoare și Științe Statistice din Laboratorul Național Los Alamos și vechiul autor într-un anunț de cercetare hârtie. „Cu un nou algoritm pe care l-am dezvoltat și testat, vom putea urmări rapid simulările cuantice pentru a rezolva problemele care anterior nu erau în discuție.”

Calculatoarele construite cu componente cuantice, cunoscute sub numele de domuri, pot rezolva probleme potențial extrem de dificile, care depășesc capacitățile chiar și celor mai puternice supercalculatoare moderne. Aplicațiile includ o analiză mai rapidă a setului de date, dezvoltarea medicamentelor și descoperirea misterelor superconductivității, pentru a numi câteva dintre posibilitățile care ar putea duce la progrese tehnologice și științifice majore în viitorul apropiat.

Experimente recente au demonstrat potențialul pentru computerele cuantice de a rezolva probleme în câteva secunde care ar dura cele mai bune milenii convenționale de computer pentru a fi finalizate. Cu toate acestea, provocarea rămâne aceea de a se asigura că un computer cuantic poate executa simulări semnificative înainte ca coerența cuantică să fie întreruptă.

“Folosim învățarea automată pentru a crea un circuit cuantic care poate aproxima simultan un număr mare de operații de simulare cuantică”, a spus Sornborger. “Rezultatul este un simulator cuantic care înlocuiește o secvență de calcule cu o singură operație rapidă care poate fi finalizată înainte ca coerența cuantică să fie întreruptă.”

Algoritmul Rapid Amplification Algorithm (VFF) pe care cercetătorii din Los Alamos l-au dezvoltat este un hibrid care combină aspecte clasice și calcul cuantic. Deși teoremele bine stabilite exclud potențialul urmăririi generale rapide cu fidelitate absolută pentru simulările cuantice arbitrare, cercetătorii depășesc problema tolerând mici erori de calcul la momente intermediare pentru a oferi predicții utile dacă sunt ușor imperfecte.

În principiu, abordarea permite oamenilor de știință să simuleze mecanic cuantic un sistem atât timp cât doresc. Practic vorbind, erorile care se acumulează în timp ce timpul de simulare mărește limitele posibilelor calcule. Totuși, algoritmul permite simulări dincolo de scările de timp pe care computerele cuantice le pot realiza fără algoritmul VFF.

O minune a procesului este că este nevoie de două ori mai mulți coți pentru a avansa un calcul decât ar face un computer cuantic în mișcare rapidă. În lucrarea recent publicată, de exemplu, echipa de cercetare și-a confirmat abordarea prin aplicarea unui algoritm VFF pe un computer cu două cupole pentru a avansa calculele care ar fi efectuate într-o simulare cuantică cu o singură cupolă.

În lucrările viitoare, cercetătorii din Los Alamos intenționează să exploreze limitele algoritmului VFF prin creșterea numărului de cuburi pe care le transmit înainte și controlul gradului în care pot avansa sistemele. Cercetarea a fost publicată pe 18 septembrie 2020 în jurnal Informații cuantice pentru NPj.

Referințe: „Forwarding Fast Variational for Simulation Quantum Beyond Coherence Time” de Cristina Cîrstoiu, Zoe Holmes, Joseph Iosue, Lukasz Cincio, Patrick J. Coles și Andrew Sornborger, 18 septembrie 2020, Informații cuantice pentru NPj.
DOI: 10.1038 / s41534-020-00302-0

Cercetarea a fost susținută cu finanțare din partea Institutului de Științe și Tehnologii al Laboratorului Național Los Alamos, al Departamentului de Informații Avansate în Științe Energetice dincolo de Legea lui Moore și al programului de cercetare și dezvoltare a Laboratorului Național Los Alamos.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Modelul demonstrează similitudini în modul în care studiază oamenii și insectele

Modelul de calcul demonstrează similaritatea în cunoașterea împrejurimilor oamenilor și insectelor. Potrivit unui nou studiu de la Universitatea din Sussex, care arată cum oamenii pot...

Cum am creat „furtuna perfectă” pentru evoluția și transmiterea bolilor infecțioase, cum ar fi COVID-19

Potrivit unui cercetător de la Universitatea din Anglia de Est, în majoritatea modurilor noastre, „furtuna perfectă” a fost creată pentru evoluția și transmiterea bolilor...

„Adezivul molecular” crește eficiența și face ca celulele solare perovskite să devină mult mai fiabile în timp

Cercetătorii au folosit „adeziv molecular” auto-asamblat monostrat pentru a consolida interfețele din celulele solare perovskite pentru a le face mai eficiente, stabile și fiabile....

Pastele plate sunt atât de avansate încât se formează în morfuri atunci când sunt fierte

Laboratorul CMU gestionează producția de paste, care își schimbă forma pe măsură ce gătește. Credit: Universitatea Carnegie Mellon Pastele plate ambalate creează ambalare, transport...

Oamenii de știință ai undelor gravitaționale Excelentă nouă metodă de rafinare a constantei Hubble – expansiunea și vârsta universului

O ilustrare a artistului unei perechi unificate de stele neutronice. Credit: Carl Knox, Universitatea OzGrav-Swinburne O echipă de oameni de știință internaționali, condusă de...

Newsletter

Subscribe to stay updated.