Naujos grandinės suspaudimo technologijos gali suteikti realaus laiko kvantinius kompiuterius

Naudojant siūlomą metodą, grandinės suspaudimas, kurio pradinis tūris yra 882. Sumažinta grandinė turi 420 tūrių, o tai yra mažiau nei pusė pradinio tūrio. Paskola: © Nacionalinis informatikos institutas

Praktinis Bet kokiam praktiškam realaus pasaulio kvantiniam kompiuteriui reikia daugybės fizinių uolekčių skaičiavimo klaidoms pašalinti. Tokios kvantinės klaidos ištaisymas užima daug laiko, kalbant apie išteklių skatinimą:. Tačiau tyrėjai rado efektyvų programinės įrangos metodą, leidžiantį gerokai suspausti kvantines grandines, sumažinant sistemos aparatinės įrangos reikalavimus.

Kvantiniai kompiuteriai vis dar gali būti toli nuo komercinės tikrovės, tačiau kas vadinama „kvantiniu pranašumu“? Gebėjimas apskaičiuoti kvantinį kompiuterį šimtus ar tūkstančius kartų greičiau nei klasikinis kompiuteris iš tikrųjų buvo pasiektas vadinamuosiuose triukšmo tarpinės ir kvantinės skalės (NISQ) įrenginiuose, atliekant principinius įrodymus.

Deja, NISQ prietaisai vis dar turi daug klaidų, kurios kaupiasi jų veikimo metu. Norint bet kokio realaus kvantinio pranašumo pritaikymo, reikalingas didelis funkcinio didelio masto kvantinio kompiuterio paklaidų toleravimas. Šiuo metu NISQ įrenginiai gali būti apdorojami maždaug 100 kubitų, tačiau trikdžiams atspariems kompiuteriams, norint užšifruoti loginę informaciją gana žemu klaidų lygiu, reikės mažiausiai milijonų fizinių kubitų. Trumpos tolerancijos kvantinių skaičiavimo schemų įgyvendinimas ne tik padidina kvantinį skaičiavimą, bet ir pailgina funkcijos laiką dydžio tvarka. Išplėstinė funkcija savo ruožtu reiškia, kad skaičiavimas yra dar labiau linkęs į klaidas.

Nors techninės įrangos pažanga gali pašalinti šį išteklių trūkumą, Japonijos nacionalinio informatikos instituto (NII) mokslininkai և „Nippon Telegraph“ ir „Telefono korporacija“ (NTT) išsprendė problemą sukurdami programinę įrangą, suspausdami kvantines grandines į didelio masto toleranciją trikdžiams. Kvantiniai kompiuteriai, todėl sumažėja aparatūros atnaujinimo poreikis.

„Sukurdami kvantines grandines galime sumažinti kvantinio kompiuterio veikimo laiko dydį, o tai savo ruožtu sumažina apsaugos nuo klaidų poreikį“, – sakė Michaelas Hanksas, šio straipsnio, paskelbto lapkričio mėn. NII leidinyje, bendraautorius. 2020 m. 11 d., Fizinė apžvalga X:,

Kvantinės kompiuterio skalės architektūra priklauso nuo to, ar tinkamai veikia klaidų taisymo kodas, kurio paviršiaus kodas և dažniausiai naudojami jo variantai.

Mokslininkai sutelkė dėmesį į vieno iš šių variantų – 3D topografinių kodų grandinės – suglaudinimą. Šis kodas ypač gerai tinka paskirstytojo kvantinio skaičiavimo metodams. Եւ turi platų įvairių tipų aparatūros pritaikymo spektrą. 3D topologijoje kvantinės grandinės yra tarsi susivėlę vamzdžiai arba vamzdeliai, paprastai vadinami „austomis grandinėmis“. 3D audinių grandinių schemas galima valdyti spustelėjus, taip sumažinant jų tūrį. Iki šiol problema buvo ta, kad toks „manipuliavimas vamzdžiais“ atliekamas laikinai. Be to, buvo tik dalinės taisyklės, kaip tai padaryti.

„Ankstesni suspaudimo metodai negali garantuoti gautos kvantinės grandinės tikslumo“, – sakė bendraautorė Marta Estarellas, NII tyrėja. “Turite būti labai atsargūs, kad patikrintumėte jo tikslumą kiekvieną kartą, kai taikoma viena iš šių glaudinimo taisyklių. Tai yra potenciali problema, nes tokia užduotis yra tokia pat sunki, kaip paleisti visą kvantinę grandinę “.

Tyrėjų grupė siūlo naudoti ZX skaičiuoklę kaip kalbą šiam tarpiniam vystymosi etapui. ZX skaičiavimas yra 2D diagramų kalba (naudojant diagramas փոխարեն paveikslėlius, o ne žodžius), sukurta 2000-ųjų pabaigoje, kad būtų galima intuityviai parodyti kubito procesus. Dar svarbiau, kad kartu pateikiamas visas manipuliavimo taisyklių rinkinys.

Savo straipsnyje tyrėjai šmeižia ZX balą, atskleisdami vertimo ryšį tarp ZX skaitiklio „austų apskritimo komponentų“. Tyrėjai parodė, kad šiuos du loginių vartų grandinių vaizdus galima susieti tarpusavyje, identifikuojant naują interpretaciją, kuri visą laiką buvo paslėpta ZX skaičiuoklėje.

Skaičiavimo ZX kalba gali naudoti transformacijos taisyklių rinkinį, kad pakeistų grandinės struktūrą, nekeičiant jos matematinės reikšmės (operation taigi ir jos veikimo) և, taip užtikrinant jos tikslumą. Kruopščiai modifikuojant šią konceptualią struktūrą, grandinės tūrį galima sumažinti iki reikšmingo suspaudimo greičio, kai ši nauja struktūra susiejama su tikra austa kvantine grandine.

Naudodamiesi šia technika, mokslininkai praneša, kad suspaudimas sumažėjo iki 77 procentų, o tai atitinka 40 procentų sumažėjimą, palyginti su ankstesnėmis pastangomis.

“Glaudinimo metodas, jo tolesnis tobulinimas gali padėti sukurti kvantinį kompiuterį, kuris iš tikrųjų toleruoja gedimą anksčiau laiko”, – sakė Williamas Munas. Munro, NTT tyrėjas, kuris taip pat dalyvavo tyrime.

„Įdomu tai, kad tai taip pat gali būti būsimos operacinės sistemos plėtros pagrindas“, – sakė NII „Quantum Global Information Science Research Center“ direktorius Kay Nemoto. “Šių programinės įrangos kūrimų įgyvendinimas visapusiškuose kvantiniuose kompiuteriuose gali užtrukti daugelį metų, tačiau mūsų metodas gali sutaupyti daug pastangų kuriant aparatinę sistemą.”

Nuoroda. Michaelas Hanksas, Marta P. Estarellas, Williamas J. Munro և Kae Nemoto „Efektyvus kvantinių audinių grandinių, padedančių ZX paskyrai, suspaudimas“, 2020 m. Lapkričio 11 d. Fizinė apžvalga X:,
DOI: 10.1103 / PhysRevX.10.041030:

Informacija և Sistemų tyrimų organizacija (ROIS)

ROIS yra keturių nacionalinių institutų (Nacionalinis kopijų tyrimo institutas, Nacionalinis informatikos institutas, Statistinės matematikos institutas, Nacionalinis genetikos institutas) pirminė organizacija համատեղ Jungtinis duomenų mokslo tyrimų centras. ROIS misija yra skatinti integruotus, ekstremalius tyrimus, kurie peržengia šių institucijų kliūtis, be to, palengvinti jų, kaip tarpuniversitetinių tyrimų institutų nario, mokslinių tyrimų veiklą.

Apie Nacionalinį informatikos institutą (NII)

NII yra vienintelis Japonijos akademinis tyrimų institutas, skirtas naujai informatikos sričiai. Jos misija yra „sukurti ateities vertę“ informacinėje pramonėje. NII atlieka ilgalaikius pagrindinius ir praktinius tyrimus, siekdama išspręsti socialines problemas įvairiuose informacijos tyrimuose, pradedant pagrindinėmis teorijomis, baigiant naujausiomis temomis, tokiomis kaip dirbtinis intelektas, didieji duomenys, daiktų internetas ir informacijos saugumas.

Kaip tarpuniversitetinių tyrimų institutas, NII kuria ir valdo akademinės informacijos infrastruktūrą, reikalingą visos akademinės bendruomenės (įskaitant Mokslo informacijos tinklą) mokslinių tyrimų ir švietimo veiklai, taip pat kuria tokias paslaugas: kurios įgalina teikti mokslinio turinio paslaugų platformas.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Prognozuojama, kad ateivių rūšių padaugės 36% iki 2050 m

Egipto žąsis (Alopochen aegyptiaca), kilusi iš Afrikos, o dabar įsikūrusi Vidurio ir Vakarų Europoje. Autorius: profesorius Timas Blackburnas, UCL Tikimasi, kad šio amžiaus viduryje...

Dėl hormoninių vaistų neproliferaciniai baltymai gali išplisti koronavirusą ir sustabdyti ID-19 vystymąsi

Hormonų tyrimai gali sukelti AD-19 ginklų paplitimą. Kreditas: „Getty Images“ Naujas „Penny Medical“ tyrimas parodo, kaip anti-androgenai trukdo pagrindiniams receptoriams, reikalingiems virusų invazijai į...

Nuostabus „slapto“ objektyvo projektavimo metodas, kurį naudojo „mikrobiologijos tėvas“, rastas po 300 metų

Tai Van Leeuwenhoek mikroskopas. Autoriai: Utrechto universitetas / Rijksmuseum Boerhaave / TU Delft Mikroskopas, kurį Antoni van Leeuwenhoek naudojo novatoriškiems tyrimams atlikti, turi nuostabų...

Joninės sijos sudaro glaudžiai sujungtas „Qubits“ grandines.

Jonų pluoštai gali suformuoti glaudžiai suporuotas kvantinių bitų (kubitų) grandines, pagrįstas deimantų „azoto neturinčiais„ spalvų centrais “, skirtus naudoti kvantinės skaičiavimo aparatinėje įrangoje. ...

Tyrėjai kuria 3D atspausdintą želę biomedicininėms medžiagoms, minkštai robotikai

Hidrogelio medžiaga gaunama iš skirtingo dydžio dumblių dalelių. Paskola Orlino slėnis, NC valstybinis universitetas Dėl stiprumo ir lankstumo hidrogeliai sujungia du fizinius kiaušinius...

Newsletter

Subscribe to stay updated.