Implementering af en omtrentlig kvantitetsoptimeringsalgoritme på en 53-qubit NISQ-enhed

Et stort team af forskere, der arbejder med Google Inc. og er tilknyttet en lang række institutioner i USA, en i Tyskland og en i Holland har implementeret en quantum approximate optimization algoritme (QAOA) på en 53-qubit støjende intermediate-scale quantum (NISQ) enhed. I deres papir offentliggjort i tidsskriftet Naturfysik, , gruppen beskriver deres metode til at studere ydeevnen af ​​deres QAOA på Googles Sycamore superledende 53-qubit kvanteprocessor og hvad de har lært af det. Boaz Barak med Harvard University har udgivet et nyheder og synspunkter om arbejdet udført af teamet i samme tidsskriftsudgave.

I løbet af de sidste årtier har ingeniører har gjort store fremskridt med at forbedre hastigheden på computere, selv når de nærmer sig de ultimative grænser for traditionel siliciumfotolitografi. Så forskere har arbejdet på at udvikle kvantecomputere, som teorien har foreslået kunne tackle applikationer, der stadig er for svære for computere at køre. Desværre, trods nogle fremskridt, kvantecomputere er stadig ikke rigtig nyttige. Dem, der er blevet bygget, beskrives som NISQ-enheder, fordi de alle lider af det samme problem - støj, der resulterer i fejl. De anses også for at være trædesten til den slags anordninger, som teorien antyder er mulige - deraf den mellemliggende etiket. Mens videnskabsmænd fortsætter med at udvikle kvantecomputerteknologi, de ser på, hvad der kan være muligt, når sådanne enheder først er bygget. Til det formål, de har udviklet QAOA'er – algoritmer beregnet til at bygge bro mellem kvantecomputere og klassiske computere.

Grunden til at QAOA'er er nødvendige, er fordi ingeniører ikke har nogen måde at simulere NISQ-enheder på konventionelle computere, hvilket gør det vanskeligt at lære at bruge en ægte kvantecomputer til applikationer i den virkelige verden - tilnærmelsesalgoritmerne hjælper forskere med at få et bedre billede af, hvordan computing kan være, når ægte kvantecomputere endelig er oppe at køre.

I denne nye indsats, forskerne skabte en QAOA og kørte den på Googles topmoderne NISQ-computerplatform. Som Barak bemærker, deres QAOA fungerede som en kombination af mindre algoritmer, der er blevet skabt til at køre simuleringer på en kvantecomputer, såsom simuleret udglødning. Sådanne algoritmer begynder med at præsentere et tilfældigt svar og søger derefter at forbedre det ved hjælp af kvanteoperatorer. Ved hjælp af algoritmen, forskere lærte mere om måder at reducere støj på eller afbøde dens virkninger. De lærte også mere om brugen af ​​hyperparametre og mulige måder at kortlægge nøgleproblemer på en kvantearkitektur.

© 2021 Science X Network