Anonim

Forudsigelse af fremtiden bringer stabilitet til kvantcomputering

Quantum Computing

Michael Franco

17. januar 2017

Quantum computing kunne dramatisk fremskynde behandlingen, men det skal gøres mere stabilt først

Mens kvantecomputere allerede eksisterer, såsom IBM's Quantum Experience, er de stadig kun i stand til relativt enkle beregninger. For ægte, brugbare, kvantecomputere at eksistere, er der mange teknologiske udfordringer at overvinde, selv om nogle vejkryds som dataoverførsel og brug af spænding i stedet for lasere i kvantesystemer allerede er blevet tacklet. Forskere ved University of Sydney har nu blæst gennem et andet kvantekvartal, hvilket potentielt bringer stabilitet til den berygtede ustabile verden, der findes i disse systemer. New Atlas talte med en af ​​forskerne for at få mere information om det potentielt spilskiftende arbejde.

Kvantecomputere foretager beregninger gennem atompartikler kendt som qubits, som er grundlæggende fanget atomer. I modsætning til informationstyper i standardcomputere, der kan repræsentere enten en 1 eller en 0, kan qubits repræsentere begge stater på én gang, hvilket gør kvantecomputere i stand til at udføre samtidige beregninger og øge behandlingshastigheder til svimlende niveauer. Et problem med disse systemer er imidlertid, at qubits iboende er ustabile og kvantecomputationssystemer er underlagt nedbrydning kendt som dekoherens.

"Meget den måde de enkelte komponenter i mobiltelefoner i sidste ende vil svigte, så også gøre kvantesystemer, " sagde u.seven professor michael jer biercuk i en erklæring. "Men i kvanteteknologi er levetiden generelt målt i brøkdele af et sekund, i stedet for år. "

Så besluttede forskerne, at hvis de bare kunne forudsige den måde, systemet skulle desintegreres på, kunne de proaktivt forhindre det. Men der er et andet problem med quantum computing-systemer: Når du observerer dem, ændrer du dem.

Biercuk forklarede for New Atlas:

En stor udfordring inden for kvantfysik er, at systemets "kvantitet " - det vil sige dets evne til at demonstrere eksotiske egenskaber som superposition, der er i mere end én tilstand på samme tid - går tabt, når systemet er observeret. Vi siger, at måling af et kvantesystem ødelægger kvanteinformation. Derfor kan målinger generelt kun bruges sjældent i kvantesystemer - de er en "dyre ressource. "

Udfordringen her er, at de fleste teknikker, der sigter mod at opnå stabilitet i nogle teknologier, er afhængige af måling: Tænk på cruise control i din bil, som måler din hastighed i forhold til et setpunkt og justerer derefter for at holde det konstant. Det har brug for hyppige målinger for at kunne fungere godt.

Fordi måling ødelægger kvantitet, var vores mål at finde en måde at holde qubits stabile med minimale målinger. I stedet for blot at måle ofte / konstant målte vi sjældent og foreslog derefter, hvordan qubits ville ændre sig i fremtiden mellem målinger.

For at gøre dette anvendte han og hans team maskinindlæring og fandt ud af, at de var i stand til præcist at forudsige, hvordan atomerne ville nedbrydes, så de kunne modvirke adfærden. Dette får i virkeligheden dem til at forudsige systemets adfærd uden at observere det direkte og derefter tage skridt til at stabilisere systemet.

"Ved at tage kun et lille antal målinger på vores system, et maskine læringsprogram var i stand til at udtrække oplysninger om, hvordan qubits var tilfældigt forandringer i tid på grund af miljøet, forklarede biercuk os. " At udregne disse oplysninger tillod algoritme for derefter at forudsige, hvordan qubits ville tilfældigt ændre sig i fremtiden. Denne handling kaldes 'forudsigelse ' og svarer lidt til den måde, hvorpå maskindelæringsalgoritmer kan forudsige fremtidig forbrugeradfærd fra tidligere købshistorie.

"Vi beregner disse forudsigelser i flyve, da vi tager nye målinger om qubits'en, og så foretager vi forhøjelser 'for at stabilisere qubits mod hvilke ændringer vi tror vil forekomme, " tilføjede han. "Nettoresultatet er, at vi kan preemptively rette for ændringer, der randomiserer qubit før de opstår. "

Forudsigelses- og stabiliseringsteknikken er nu forbundet med andre fremskridt inden for kvantcomputere, herunder fremstilling af qubits fra silicium og indførelse af brodannelse til kvantesystemer for at bringe dagen, hvor vi har blindingly hurtige processorer til vores disposition et skridt nærmere.

Arbejdet med gennembrudet er blevet offentliggjort i tidsskriftet Nature Communications .

Kilde: University of Sydney

Quantum computing kunne dramatisk fremskynde behandlingen, men det skal gøres mere stabilt først

Anbefalet Redaktørens Valg