g u t x .com.tr İpek yolu - Çin'i anlamaya götürürüm

Bilim: Tarihteki ilk kuantum bilgisayar hesaplaşması: Elektromanyetik lazer ile süper iletken mikrodalga, daha güçlü

1 Xinzhiyuan derlemesi

Oxford Üniversitesi'nde fizikçi olan Simon Benjamin şunları söyledi: "Uzun süredir bu kuantum bilgisayarlar yeterince olgun değildi, bu yüzden iki beş bitlik kuantum bilgisayarı gerçekten karşılaştıramazsınız. ", Simon Benjamin projede yer almadı.

İki kuantum bilgisayardan biri, aynı zamanda ionQ girişiminin de kurucularından olan Maryland Üniversitesi'nden fizikçi Chris Monroe tarafından yönetilen laboratuvara ait; Bu kuantum bilgisayarın Maryland Üniversitesi'ndeki uygulaması, elektromanyetik bir tuzağa bağlanan ve lazerler tarafından manipüle edilen 5 iterbiyum iyonuna dayanıyor. .

Diğer kuantum bilgisayar IBM'e aittir. IBM kuantum bilgisayarının çekirdeği, kuantum efektleri elde etmek için mikrodalgalar tarafından kontrol edilen beş süper iletken metal halkaya dayanıyor; Bu bilgisayar şu anda dünyadaki kullanıcılar tarafından çevrimiçi olarak programlanabilen tek kuantum bilgisayarı. Sadece bilim adamlarının bunu laboratuvarda yapabilmesi değil.

Kuantum bilgisayarların hiçbiri çok fazla hesaplama gücüne sahip değil, ancak kuantum bilgisayarları gerçeğe dönüştüren ilkenin varlığını kanıtlıyorlar. Geleneksel bilgisayarların "bitlerinden" farklı olarak, "bitler" yalnızca "0" veya "1" durumunda olabilirken, kuantum bilgisayarlar "kübitlere" veya "kübitlere" dayanır. Qubit'ler "0" ve "1" in belirli belirli kombinasyonlarıdır veya "süperpozisyon durumu" olarak adlandırılır. Chris Monroe'nun kuantum bilgisayarında, her kübit, tamamen iyondaki elektronun enerji seviyesine bağlı olan bir iyon tarafından gerçekleştiriliyor. Elektron belirli bir enerji seviyesindeyken iyon "0" ı temsil eder ve başka bir spesifik enerji seviyesindeyken iyon "1" i veya her iki enerji seviyesinde temsil eder. IBM kuantum bilgisayarının her bir süperiletken devresinde, her devre yalnızca, üst üste binme durumunun gerçekleştirilmesi için koşullar sağlayan iki olası akım yoğunluğuna izin verir. Tabii ki, kuantum bilgisayarlara potansiyel hesaplama gücü veren ve kübit sayısı arttıkça katlanarak artacak olan çoklu kübitlerin üst üste binme durumunu gerçekleştirmek de mümkündür.

Bununla birlikte, bir kübitin durumu kolaylıkla yok edilebilir: üst üste binme durumu, dış karışıklıklar nedeniyle tek bir "0" veya "1" durumu haline gelebilir. Bu nedenle, kuantum hesaplamada, kuantum bilgisayarın üst üste binme durumunu koruyabilmesi gerekir. Bu testte, iki kuantum bilgisayar, yaklaşık% 97'lik bir çift kübitlik "kapı doğruluğuna" ulaştı veya tek bir çift kübit mantıksal işlemi başarıyla tamamladı.

İki kuantum bilgisayarın sistem diyagramı: IBM'in kuantum bilgisayarı (solda) daha hızlı, ancak Maryland Üniversitesi'nin iyonlara dayalı kuantum bilgisayarı daha güvenilir.

Chris Monroe, iki kuantum bilgisayarın performansını test etmek için iki kuantum bilgisayarda aynı standart algoritmaları çalıştırdı ve çıktı sonuçlarını karşılaştırdı. İterbiyum iyonlarına dayalı bir kuantum bilgisayar çoğu durumda doğru yanıtı alabilir ve IBM'in kuantum bilgisayarından daha iyi performansa sahiptir. Spesifik bir örnekte, sonuçlar daha da açıktır: iterbiyum iyon kuantum bilgisayarının doğruluğu% 77,1'e ulaşırken, süper iletken devreleri temel alan kuantum bilgisayarın doğruluğu yalnızca% 35,1 idi. Araştırma sonuçları geçen hafta arXiv'de yayınlandı.

Chris Monroe, iki kuantum bilgisayar arasındaki performans farkının kübitlerin kendileri tarafından değil, bu kübitlerin birbirine nasıl bağlandığıyla belirlendiğini söyledi. İyonlar birbirleriyle etkileşime girebilir, bu da görevi gerçekleştirmek için gereken işlemlerin sayısını azaltır ve ayrıca üst üste binme durumunun yok olma (çökme) olasılığını azaltır. Bunun aksine, dört süper iletken devre arasında daha az bağlantı vardır ve bu, her devre arasında bilgi alışverişi için ek bir çalışma alanı gerektirir. Hiçbir işlem% 100 güvenilir olmadığından, işlem sayısı arttıkça doğruluk oranı düşer. Buna "Bağlantı önemlidir" denir.

IBM'in kuantum bilgi işlem ekibini yöneten bir fizikçi olan Jerry Chow, bağlantının önemli olduğunu kabul ediyor. Bununla birlikte, süperpozisyon durumundaki kübitlerin daha uzun süreceğine ve kübitlerin daha iyi bir tutarlılığa sahip olacağına inanıyor - bu, daha düşük bağlantıya sahip bir kuantum bilgisayarın mutlaka genel güvenilirliğini azaltmayacağı anlamına geliyor. Seks. Ayrıca, algoritmanız ne kadar karmaşık olursa olsun, kübitler arasında yeterli tutarlılık varsa bunun bir sorun olmadığını ve IBM'in çevrimiçi kuantum bilgisayarının daha önce test edildiğinden daha fazla bağlantıya sahip olduğunu belirtti. Performansını Chris Monroenun iyon kuantum bilgisayarına yaklaştırabilir. Şu anda, her iki laboratuvar da daha fazla kübite sahip daha güvenilir kuantum bilgisayarlar geliştirmeye kararlıdır.

İyonlar tarafından veya süper iletken metal devreler tarafından uygulanmış olsun, bu binlerce kübit gerektirir ve bu kübitlerin bağlı ağı daha karmaşık hale gelecektir. Simon Benjamin, mevcut iyon tabanlı kuantum bilgisayarların daha güvenilir olmasına rağmen, süper iletken devreleri temel alan kuantum bilgisayarların daha hızlı olduğuna dikkat çekti. IBM'in kuantum bilgisayarı, iyon bilgisayardan 1.000 kat daha hızlı olan iki kübitlik bir işlemi 250 ila 450 nanosaniyede tamamlayabilir.

Bu araştırma, bir kuantum yazılım tasarımcısı (Redmond, Washington'daki Microsoft araştırmacısı Krysta Svore) için düşünmeyi sağlar: Bir kuantum bilgisayarın belirli mimarisinin kuantum hesaplamanın performansını nasıl etkilediğini anlamak, gelecekteki optimizasyon algoritmaları için çok önemli olacaktır. Güçlü kuantum hesaplamaya başlamak için ilk adım.

Tez: İki kuantum hesaplama mimarisinin deneysel karşılaştırması