Baidu Duan Runyao: Kuantum Mimarisi-Fırsatlar ve Zorluklar
Olay yerine varamazsanız, yine de en kuru akademik raporu izleyebilirsiniz!
Selam millet. Bu, akademik rapor sütunudur. Temel okuma becerilerinin editörü, bilim ve teknoloji alanındaki en iyi akademik raporları herkes için sunmak, öğrenciler için kuru ürünleri kaydetmek ve ilk elden PPT elde etmenin yollarını bulmak ve yeterince canlı video bulmak için zaman zaman seçer ve toplantıyı bizzat yönetir. Kuru yiyecekler, yeterince taze! Fazla bir şey söylemeyin, sadece bir göz atın. Bu seçkin genç akademisyenlerin ve uzmanların akademik raporlarının boş zamanlarınızda okumanızı daha değerli hale getireceğini umuyorum.
Yapay zeka forumu artık uçsuz bucaksız bir duman denizi ve zor ve kuru dersler var ama yüz tanesi dışında. "AI Future Talk · Gençlik Akademik Forumu" konferansları dizisi, tamamen Baidu tarafından desteklenen, Çin Bilimler Akademisi Üniversitesi tarafından düzenlenmektedir ve temel okuma, işbirliğine dayalı bir öz medyadır. Ev sahibi Çin Bilimler Üniversitesi Öğrenci Birliği ve ortak organizatörler Çin Bilimler Akademisi Bilgisayar Teknolojisi Enstitüsü Mezunlar Birliği, Ağ Merkezi Mezunlar Birliği, Yapay Zeka Okulu Öğrenci Birliği, Kimya Mühendisliği Okulu Öğrenci Birliği, Kamu Politikası ve Yönetim Okulu Öğrenci Birliği ve Mikroelektronik Okulu Öğrenci Birliği. "Yapay Zeka Gelecek Teorisi Gençlik Akademik Forumu" nun beşinci "Kuantum Hesaplama" özel oturumu 18 Mayıs 2019 öğleden sonra Çin Bilimler Akademisi'nde düzenlendi. Baidu'dan Profesör Duan Runyao, "Kuantum Mimarisi: Fırsatlar ve Zorluklar" başlıklı bir rapor getirdi.
Duan Runyao, Baidu Araştırma Enstitüsü Kuantum Hesaplama Enstitüsü Direktörü, Sydney Teknoloji Üniversitesi'nde kadrolu profesör ve Avustralya Araştırma Konseyi'nin (ARC) Gelecek Üyesi. Lisans ve Doktora Tsinghua Üniversitesi Bilgisayar Bölümü'nden sırasıyla 2002 ve 2006 yıllarında mezun oldu. Esas olarak kuantum hesaplama ve kuantum bilgi teknolojisi araştırmalarıyla uğraştı. 2016'da Andreas Winter ile işbirliği yaparak 1979'dan beri grafik teorisindeki ünlü Lovásznumber için eksiksiz bir bilgi teorisi açıklaması yaptı. Microsoft Scholar (2005), Tsinghua Üniversitesi'nin en iyi on akademik genç yeteneği, Tsinghua Üniversitesi seçkin doktora mezunları ve mükemmel doktora tezi birincilik ödülü, Çin Bilgisayar Federasyonu (CCF) ilk mükemmel doktora tezi ödülü (2006), Avustralya Araştırma Konseyi (ARC) FutureFellowship (2012) ve diğer ödüller. 15 Eylül 2016'dan itibaren Sydney Teknoloji Üniversitesi (UTS: QSI) Quantum Yazılım ve Bilgi Merkezi'nin (UTS: QSI) ilk direktörü ve 7 Mart 2018'den itibaren Baidu Institute of Quantum Computing'in direktörü olarak görev yaptı.
Rapor içeriği: Quantum Architecture, Hizmet olarak Quantum altyapısı (QaaS) için kapsamlı bir hizmet platformu sağlamayı amaçlamaktadır. Kuantum donanımını işlemek için klasik dünyaya girişi taşır, kuantum algoritmalarını ve kuantum yapay zeka uygulamalarını destekler ve evrensel kuantum hesaplamanın tek yoludur. Son yıllarda, kuantum algoritmaları ve donanım teknolojisindeki sürekli atılımlarla, kuantum mimarisi üzerine araştırmalar da son derece önemli bir konuma getirildi. Bu rapor, kuantum mimarisinin beş yönden karşılaştığı büyük fırsatları ve ciddi zorlukları açıklıyor: birleşik programlama platformu, kuantum donanım arabirimi, dağıtılmış bilgi işleme, kuantum internet ve kuantum ve kuantum sonrası kriptografi.
Bay Duan Runyao ilk olarak Turing Ödülü sahibi Profesör Yao Qizhi'nin Ağustos 2018'de Şangay'daki "Meksika Forumu" nda ortaya koyduğu görüşlerden alıntı yaptı: Gelecek = Yapay Zeka (AI) + Kuantum Hesaplama (QC), yani F = AQ, Raporun açılışı olarak. Herkesi kuantum mekaniği alanında güven duymaya teşvik edin ve aynı zamanda bu alanı gerçekten çalışmaya başladığınızda bunun kolay bir iş olmadığını göreceksiniz konusunda sizi uyarın.
Daha sonra kısaca kuantum mekaniğinin bazı kavramlarını ve gelişmelerini tanıtır. Tüm kişinin kendisi bir aracıdır, bir soru sorar, sonra düşünür ve sonra soruyu yanıtlar, ancak bu sürecin nasıl olduğunu kimse bilmiyor. Turing'in 1936'da önerdiği hesaplama modeli, insanın düşünme sürecini fiili bir fiziksel hesaplama sürecine dönüştürdü: yani bir dizi girdi hazırlandı ve hesaplama sonuçları elektronik bileşenlerin hesaplanmasıyla elde edildi. İnsan zekasının kaynağını daha fazla keşfetmek için bunun yerine kuantum mekaniği kullanılır, böylece hesaplamalar gerçek fiziksel sistemleri manipüle ederek ve böylece ilgili fizik yasalarını takip ederek gerçekleştirilebilir. Ve kuantum mekaniği, yıllarca süren deney ve teorik araştırmalardan sonra nihayet dört temel postülaya sahip olabilir ve bunlar şu şekilde özetlenebilir: durum uzayı, zaman evrimi, kuantum ölçümü ve bileşik sistem.
Daha sonra Feynman'ın fizik derslerinde "Atomik Hipotez: Dünyadaki her şey atomlardan oluşur" ile başladı ve kuantum mekaniği ve kuantum hesaplamanın iki devrinden bahsetti. İlk kuantum devrimi, kuantum mekaniğinin kurulması ve atom bombaları, nükleer manyetik rezonans, lazerler ve transistörler dahil olmak üzere ilgili ilkelerin doğrudan uygulanmasını ifade eder. Şimdi yeni bir aşamaya girdik, ikinci kuantum devrimi Amaç, kuantum durumlarının ve kuantum sistemlerinin hassas bir şekilde hazırlanmasını ve düzenlenmesini sağlamak ve sonunda makroskopik bir kuantum bilgisayarı yaratmaktır. Araştırma içeriği, kuantum hesaplama, kuantum iletişimi, kuantum şifreleme ve kuantum ölçümünü içerir. Kuantum hesaplama, kuantum mekaniğini ve hesaplama teorisini birleştirerek kuantumun üst üste binme, dolanma, girişim ve diğer özelliklerinden tam olarak yararlanarak güçlü hesaplama gücünü gösterir .
Kuantum hesaplamanın teknolojik gelişme eğiliminin dört ana aşaması vardır: Moore sonrası dönemde tek yol, yeni bir güvenlik ve gizlilik koruma mekanizması, yapay zekanın geliştirilmesinde bir atılım ve klasik bilgi işlem gücünü aşan sistematik bir çözüm. Yukarıdaki gelişme eğilimi altında, mevcut algoritmalarda, donanımda, şirketlerde ve yazılımda ve ulusal stratejilerde bazı ilerlemeler kaydedilmiştir. Örneğin, mevcut algoritmalar bir yandan yetersiz bilgi işlem gücü nedeniyle daha güçlü hesaplama ekipmanı gerektirirken, diğer yandan algoritmanın kendisinden başlayarak daha eksiksiz bir algoritma gereklidir.Sonuç olarak, 20'den fazla kübit üzerinde güvenilir bir şekilde çalışabilen bazı kuantum algoritmaları ortaya çıkmıştır. Aynı zamanda 50-70 kübite sahip yongalar da test ediliyor.Gelecekte yüzlerce kübit uygulamasına ulaşılması umuluyor. Genel amaçlı kuantum hesaplamanın gerçekleştirilmesi 10 yıldan fazla sürebilir. Microsoft, IBM, Google, Amazon ve yerli BANYO dahil olmak üzere yurtiçi ve yurtdışındaki birçok büyük şirket bu alana giriyor. Bu aşamada kuantum hesaplama alanında yapılabilecek birçok şey var: En önemli görevimiz iki yönden: Birincisi, kuantum hesaplama çağına hazırlanmalıyız ve aynı zamanda yeni kuantum uygulamaları geliştirmemiz gerekiyor.
Daha sonra kuantum hesaplamada dikkate değer üç temel araştırma yönüne işaret etti, kuantum algoritmaları, kuantum yapay zekası ve kuantum mimarisi dahil. Kuantum algoritmaları, kuantum avantajlarının temelidir ve işletmeler, üniversiteler ve araştırma enstitüleri arasında işbirliği gerektirir. Kuantum yapay zekası, gelecekteki ürün uygulamaları için katildir ve kazan-kazan durumu için geleneksel iş departmanlarıyla işbirliği yapması gerekir. Kuantum mimarisi, yazılım ve donanımı iletir ve önemli işletmeleri destekler. Bir ekosistem oluşturmanın özüdür ve modern araştırmayı gelecekteki uygulamalarla ilişkilendirmesi gerekir.
Kuantum mimarisi, temelde 5 yön içeren Kuantum altyapısı Hizmet olarak (QaaS) entegre hizmet platformu sağlamayı amaçlamaktadır: birleşik programlama platformu (Birleşik Programlama Platformu), dağıtılmış kuantum bilgi işleme (Dağıtılmış Kuantum Bilgi İşleme), kuantum donanım arabirimi (Kuantum Donanım Arabirimi) , Quantum Network ve İnternet ve Quantum ve PostQuantum Crypto. Bu amaçla Baidu, tam yığın bulut mimarisi altında çok terminalli bir kuantum bilgi işlem platformu mimarisi önerdi ve etkili, açık ve sürdürülebilir bir kuantum ekosistemi oluşturmayı planlıyor.
Sonra, Bay Duan Runyao, 5 yöne ayrıntılı bir giriş yaptı. Birleşik programlama platformunun görevi, kesintisiz klasik kuantum mimarisi pratik yöntemlerini incelemek ve keşfetmek ve ilgili test setlerini ve endüstri standartlarını özelleştirmektir. Standartları formüle etmedeki en büyük zorluk, atama ifadesi "x = y" gibi kuantum özellikleriyle uğraşmaktır: x Ve y kuantum değişkenleri olduğunda, yasadışıdır ve kuantum klonlanamazlık teoremini ihlal eder; y bir sabit (durum) olduğunda, kuantum durum hazırlama sürecini açıklayan yasaldır. Dağıtılmış bilgi işleme, dağıtılmış bir durumda kuantum dolaşıklığından yararlanmaya elverişlidir. Kuantum donanım arabirimi, programın sonunda gerçekleştirilebilmesi için donanım hataları ve gürültü gibi sorunları çözmek için iyi bir arabirim tasarlamamızı gerektirir. Kuantum ağı, İnternet benzeri bir İnternet gerçekleştirmeyi ve bu temelde dağıtılmış kuantum hesaplama ve kuantum bulut bilişim gibi hizmetler sağlamayı amaçlamaktadır. Kuantum sonrası kriptografi, kuantum saldırılarına direnen, mevcut gizlilik yöntemlerini kuantum bilgisayar saldırılarına karşı yöntemlerle değiştiren ve veri güvenliğini sağlayan bir gizlilik protokolü tasarlamayı amaçlamaktadır.
Son olarak, Bay Duan Runyao, zorluklarla başa çıkmak ve fırsatları yakalamak için üç unsuru özetledi: yeteneklerin disiplinler arası becerilere sahip olması gerekir; fonlar, kuantum algoritmalarına, sistem mimarisine ve pratik uygulama araştırma ve geliştirmeye yatırımı artırmak için kullanılır; sabır, bu bir oyundur Bilgi devriminin dışında kimse kalamaz. Ayrıca, büyük İngiliz deneysel fizikçi Faraday'ın, kuantum hesaplama sürecinin de uzun bir keşif süreci gerektirdiğini göstermek için elektromanyetik indüksiyon fenomenini on yıl içinde keşfetme sürecinden alıntı yaptı. Daha heyecan verici içerik için lütfen video paylaşımını takip edin.
