Videnskab
 science >> Videnskab >  >> Fysik

Forskeren bygger bro mellem kvantesimulatorer og kvantecomputere

Kredit:Unsplash/CC0 Public Domain

En forsker fra Skoltech har udfyldt hullerne, der forbinder kvantesimulatorer med mere traditionelle kvantecomputere, opdager en ny beregningsmæssigt universel model for kvanteberegning, variationsmodellen. Avisen blev offentliggjort som et brev i tidsskriftet Fysisk gennemgang A . Arbejdet lavede redaktørernes forslagsliste.

En kvantesimulator er bygget til at dele egenskaber med et målkvantumsystem, vi ønsker at forstå. Tidlige kvantesimulatorer var 'dedikerede' - det betyder, at de ikke kunne programmeres, indstillet eller justeret, og så kunne efterligne et eller meget få målsystemer. Moderne kvantesimulatorer muliggør en vis kontrol over deres indstillinger, giver flere muligheder.

I modsætning til kvantesimulatorer, den længe lovede kvantecomputer er et fuldt programmerbart kvantesystem. Mens opbygningen af ​​en fuldt programmerbar kvanteprocessor stadig er undvigende, støjende kvanteprocessorer, der kan udføre korte kvanteprogrammer og tilbyde begrænset programmerbarhed, er nu tilgængelige i førende laboratorier rundt om i verden. Disse kvanteprocessorer er tættere på de mere etablerede kvantesimulatorer.

På trods af nutidens prototype kvanteprocessorer, der lider af støj og en generel mangel på kontrol, vi har set fantastiske demonstrationer af kvanteberegningens overherredømme af Google såvel som forskere i Kina. Quantum computational supremacy viser, at kvanteprocessorer kan udføre visse opgaver dramatisk hurtigere end selv verdens førende supercomputere.

Quantum computational supremacy blev opnået ved hjælp af kun begrænset programmerbarhed:et fast og kort kvanteprogram, eller kredsløb, kan indstilles, efterfulgt af forenklede kvantemålinger. Forskere rundt om i verden sætter spørgsmålstegn ved, hvor langt denne forenklede tilgang kan skubbes mod applikationer, der er mere praktiske end kvanteoverherredømme.

"Hvornår bliver en kvantesimulator til en kvantecomputer? Kvanteprocessorerne på Google og andre steder er ofte blevet beskrevet som værende" placeret et sted mellem en dedikeret kvantesimulator og en programmerbar kvantecomputer. "Den ad hoc -tilgang, der blev brugt af Google og andre, var at varianter tune et kvantekredsløb for at minimere en omkostningsfunktion beregnet klassisk. Denne fremgangsmåde viser sig at repræsentere en universel model for kvanteberegning, hvilket betyder, at en kvantesimulator kun behøver begrænset yderligere kontrol for at udføre generelle kvantealgoritmer, "Noterer Skoltechs lektor Jacob Biamonte.

Biamonte, der leder laboratoriet for kvanteinformationsbehandling, har bevist, som redaktører af journalnotatet, "at den nutidige variationstilgang til kvanteforbedrede algoritmer muliggør en universel model for kvanteberegning." Redaktionen fortsatte med at sige, "Dette bringer de nødvendige ressourcer til universel kvanteberegning tættere på nutidige kvanteprocessorer."

"Undersøgelsen bygger bro mellem en programmerbar kvantesimulator og en universel kvantecomputer. Analysen gav et nyt middel til at implementere kvantealgoritmer ved hjælp af en variationstilgang, "Siger Biamonte.


Varme artikler