Новый прорыв в квантовых вычислениях может стать ключом к созданию крупномасштабных квантовых чипов

Ebay
Средняя оценка0
Средняя оценка0

Новый прорыв в квантовых вычислениях может стать ключом к созданию крупномасштабных квантовых чипов

 

Проблема с кубитами заключается в том, что они основаны на квантовой механике, известном как суперпозиция, которая позволяет субатомной части одновременно обладать двумя взаимоисключающими свойствами (такими как такие спин электрона).

Инженеры по квантовым вычислениям используют представления для представления и нулей, которые составляют основу цифровых технологий — бита, — но из-за суперпозиции кубит может быть как единицей, так и нулем одновременно (таким образом, используются его квантовым битом или кубит для краткости) .

Это позволяет квантовому компьютеру выполнять непостижимо сложные вычисления, выполняя процессору Intel Rocket Lake требуется миллиард лет за один раз, вычисляя все возможные результаты одновременно .

Проблема в том, что в тот момент, когда вы «смотрите» на кубит, его суперпозиция схлопывается до определенного состояния, и он просто старым битом, а невероятная вычислительная мощность кубитов теряется.

Это делает эффективный контроль над ними для выполнения вычислений невероятно сложным, требуя, чтобы все виды оборудования блокировали внешнее вмешательство и поддерживали кубиты, чтобы они оставались в основном неподвижными и не сталкивались друг с другом, и все это считается «смотрящим» »С точки зрения квантовой механики.

Новый прорыв в квантовых вычислениях может стать ключом к созданию крупномасштабных квантовых чипов

(Изображение предоставлено: Quantum Motion)

Исследователи из Университета Нового Южного Уэльса (UNSW) говорят, что они решили проблему управления кубитами, увеличивая мощь квантовых вычислений для решения наших самых насущных реальных проблем, таких как медицинские исследования, прогнозирование климата и многое другое.

«До этого момента управления электронными спиновыми кубитами полагается, что мы доставляем микроволновые магнитные поля, пропуская ток через провод рядом с кубитом», — сказал доктор Джаррид Пла, преподаватель Школы электротехники и телекоммуникаций UNSW. Создаются некоторые реальные проблемы.

Проблема в том, что для того, чтобы добавить больше кубитов, вам нужно добавить больше проводов для создания магнитного поля, необходимого для управления ими. Однако провода выделяют тепло, и слишком большое количество тепла может привести к тому, что кубиты схлопнутся на биты, поэтому больше проводов в квантовый процессор просто не получится.

Исследователь решил эту проблему полностью удалить провода и применить управляющие магнитные поля над квантовым чипом с помощью кристаллической призмы, называемой диэлектрическим резонатором, позволяет вам управлять всеми кубитами одновременно.

«Сначала мы удалили провод рядом с кубитами, а придумали новый способ доставки управляющих магнитных полей микроволнового диапазона по системе», — доктор Пла. «Таким образом, в принципе, мы могли бы предоставить управление до четырех миллионов кубитов».

Сделать крупномасштабные квантовые вычисления реальностью

«Я был полностью потрясен, когда [Dr. Пла] пришел ко мне со своей новой идеей », — сказал профессор Эндрю Дзурак, коллега технического доктора Пла из UNSW, который годами работал над реализацией квантовой логики на кремниевых микросхемах. «Мы сразу же приступили к работе, чтобы посмотреть, как интегрировать его с чипами кубитов, которые разработала моя команда».

«Мы были вне себя от радости, когда эксперимент оказался успешным, — добавил он. — Эта проблема управления миллионами кубитов беспокоила меня в течение долгого времени, поскольку это было основным препятствием на пути к созданию полномасштабного квантового компьютера ».

Хотя это исследование может оказаться решающим шагом на пути к широкому распространению крупномасштабных квантовых вычислений, предстоит еще многое сделать. Одна из проблем, которую необходимо преодолеть, заключается в том, что даже на то, что квантовый компьютер может вычислить количество результатов, сколько позволяет количество кубитов, на самом деле чтение нужного вам ответа из тех же кубитов вызывает такую же квантовую декогеренцию, что и тепло или другие помехи. Итак, даже если квантовый компьютер вычислил все возможные результаты.

«Уловка состоит в том, чтобы грамотно спроектировать свой алгоритм так, чтобы правильный ответ, который вы ищет, проявился в конце расчета, при этом параллелизм по-прежнему используется», — сказал доктор Пла TechRadar по электронной почте. «Вот почему квантовый компьютер может выбирать задачи быстрее [чем классические компьютеры] (например, факторизация больших составных простых чисел, поиск в несортированных базах данных и т. Д.), Потому что сложно разработать такие умные алгоритмы — хотя люди становятся лучше в этом и многом другом. полезные примеры появляются почти ежедневно ».

Еще предстоит решить другие инженерные задачи, например, усовершенствовать исправление ошибок, чтобы построить квантовых схем требовалось не так много кубитов.

«Очень важна разница между« физическим кубитом »(то есть в нашем случае с одним спином одного электрона) и« логическим кубитом », — сказал нам доктор Пла. «. сейчас.

«Однако кубиты имеют ошибки, и эти ошибки очень быстро растут в квантовой схеме. Поэтому вам необходимо реализовать некоторую форму коррекции ошибок, при которой кубиты кодируются в группы кубитов (это называется квантовой коррекцией ошибок). Защищенные от группы ошибок кубитов называются защищенными кубитами. Сколько кубитов вам нужно в группах, очень сильно зависит от системы, то есть от того, насколько хорошо связаны кубиты и фактическая частота ошибок.

«Так, например, нам может потребоваться порядка 1000 физических кубитов для создания полезного логического кубита, который можно использовать в вычислениях. Это сокращает счет с 4 миллионов до 4000 — что по-прежнему очень полезно. На этом уровне вы можете взламывать шифрование 2048-битных чисел и моделировать сложные химические процессы, определенные структуры белков и т. д. »

Что ж, это начало, и у нас не было бы современного информационного века, если бы мы не создали ENIAC размером с комнату, но, надеюсь, нам не придется долго ждать, чтобы увидеть, как реализовать возможности квантовых вычислений.

Источник

Эксперты выявили всплеск инвестиций в развитие квантовых компьютеров - РБК

July 21, 2021 - РБК

Эксперты выявили всплеск инвестиций в развитие квантовых компьютеров  РБКМировой рынок квантовых вычислений вырастет до 850 млрд долларов в 2040 году  Российская ГазетаМеняем кванты на деньги  КоммерсантъЭксперты: объем рынка квантовых вычислений составит $450-850 млрд к 2040 году  ТАССРынок Квантовые вычисления в здравоохранении станет свидетелем огромного роста к 2027 году — bbc24  https://bbc24.netПосмотреть в приложении "Google Новости"...

Honeywell и Cambridge Quantum улучшат квантовые вычисления | Блоги - Компьютерное Обозрение

July 27, 2021 - Компьютерное Обозрение

Honeywell и Cambridge Quantum улучшат квантовые вычисления | Блоги  Компьютерное Обозрение...

Игорь Мамай. Та самая база для понимания квантовых алгоритмов

Многие из нас с интересом открывали статью про новый язык программирования для квантовых компьютеров, ожидая найти в ней что-то интересное.

Мы будем рады и вашему мнению

Добавить комментарий

Technik News
Logo
Enable registration in settings - general
Shopping cart