En ny kvantedataklassificeringsprotokol bringer os tættere på et fremtidigt kvanteinternet

Kvantbaserede kommunikations- og beregningsteknologier lover hidtil usete applikationer, såsom ubetinget sikker kommunikation, ultrapræcise sensorer, og kvantecomputere, der er i stand til at løse specifikke problemer med et effektivitetsniveau, som klassiske computere ikke kan nå. I den seneste tid, kvantecomputere er også forestillet som noder i et netværk af kvanteenheder, hvor forbindelser etableres via kvantekanaler og data er kvantesystemer, der strømmer gennem netværket, og dermed sætte grundlaget for et fremtidigt "kvante -internet".

Med designet af disse kvanteinformationsnetværk kommer nye teoretiske udfordringer, i betragtning af at det er nødvendigt at etablere optimerede automatiserede informationsbehandlingsprotokoller for at arbejde med kvantedata, på samme måde som nuværende kommunikationsnetværk automatisk håndterer information.

UAB -forskere har været nødt til at håndtere en af ​​disse udfordringer for første gang:problemet med at sortere data fra et kvantesystemsystemnetværk i henhold til den tilstand, hvor de blev udarbejdet. Forskerne har udtænkt en optimal procedure, der kan identificere klynger af identisk forberedte kvantesystemer.

Protokollen udviklet af forskere ved UAB viser en naturlig forbindelse til en arketypisk brugstilfælde af klassisk maskinlæring:gruppering af dataprøver efter, om de deler en fælles underliggende sandsynlighedsfordeling. Problemet ligner, hvordan en klassisk computer opdager oprindelsen af ​​forskellige lyde, der er fanget samtidigt af en mikrofon placeret på gaden. Computeren kan genkende mønstre og skelne en samtale, Trafik, og en gademusiker. Imidlertid, i modsætning til lydbølger, at identificere mønstre i kvantedata er meget mere udfordrende, da blot en observation kun giver delvis information og uigenkaldeligt nedbryder dataene i processen.

Fysikere ved UAB var også i stand til at sammenligne forestillinger med klassiske og kvanteprotokoller. Ifølge forskerne, den nye protokol overgår langt de klassiske strategier, især for store dimensionelle data.

Dette forslag repræsenterer et nyt skridt i retning af kvanteinformationsnetværk, da den sætter en solid teoretisk ramme om, hvad der er fysisk muligt inden for automatiseret klassificering og distribution af kvanteinformation. Forskningen blev offentliggjort i dag i tidsskriftet Fysisk gennemgang X og er forfattet af forskere fra Quantum Phenomena and Information Unit ved UAB Department of Physics Gael Sentís, Monlex Monràs, Ramon Muñoz-Tàpia, Jon Calsamiglia og Emilio Bagan.