جوكول سوبرامانيان رافي
جوكول سوبرامانيان رافي بدأ له زمالة في سبتمبر 2020 بعد حصوله على درجة الدكتوراه (تركز على هندسة الكمبيوتر) من جامعة ويسكونسن ماديسون في أغسطس 2020. Gokul حاليًا في جامعة شيكاغو العمل على الحوسبة الكمومية مع فريدريك تشونغ, أستاذ سيمور جودمان علوم الحاسوب. تم ربط مدوناته على خوارزميات الكم المتغيرة وجلب المزيد مهندسو الكمبيوتر الكلاسيكيون في عالم الكم. Gokul حاليًا في سوق العمل الأكاديمي 2022-23.
ما تبقى من هذا المنشور كتبه جوكول رافي
المشروع الحالي
الحوسبة الكمومية هي نموذج تقني تخريبي مع إمكانية إحداث ثورة في الحوسبة ، وبالتالي في العالم. على مدى ثلاثة عقود ، نما وعد الحوسبة الكمومية تدريجيًا من خلال التطورات النظرية في الخوارزميات والتطورات التجريبية في تكنولوجيا الأجهزة ، وكلاهما غالبًا ما يتم السعي إليه بمعزل عن الآخرين.
ولكن نظرًا لأن الأجهزة الكمومية تتحول من فضول المختبر إلى واقع تقني ، فمن الضروري بناء نظام حوسبة يعمل بنشاط على تعزيز القدرات الأساسية والمحدودة على المدى القريب (NISQ: Noisy Intermediate Scale Quantum) وطويل الأجل (FT: متسامح مع الخطأ) الآلات الكمومية ، بطريقة تعرف جيدًا احتياجات التطبيقات الكمومية المستهدفة. يعتبر مهندسو الكمبيوتر مهمين بشكل خاص في هذا المسعى لأنهم بارعون في سد فجوة المعلومات بين الطبقات المختلفة لمكدس الحوسبة ولديهم خبرة متراكمة تدريجيًا في بناء أنظمة مُحسَّنة ومقيدة بشدة - وهذا لا يقدر بثمن لمستقبل الحوسبة الكمومية.
بصفتي مهندس كمبيوتر كم تم تدريبه في كل من الحوسبة الكمومية والكلاسيكية ، فقد ركزت أبحاث ما بعد الدكتوراه على بناء نظام بيئي هجين للحوسبة الكلاسيكية الكمومية من أجل ميزة كمية عملية. وقد تضمن ذلك الاستفادة من مبادئ الحوسبة الكلاسيكية في كل من المواد والفلسفة ، مما مكنني من قيادة مشاريع كمية مثيرة تستهدف: أ) التخفيف التكيفي للخطأ والدعم الكلاسيكي لخوارزميات الكم المتغيرة (فاقم, كافكا و قيسمت) ؛ ب) كفاءة إدارة الموارد الكمية (مدير الجودة و كوينكوردي) ؛ و ج) فك التشفير القابل للتوسع لتصحيح الخطأ الكمي (فوق).
لتسليط الضوء على CAFQA كمثال: تعد خوارزميات الكم المتغيرة من بين أكثر التطبيقات الواعدة لميزة الكم على المدى القريب ولها تطبيقات في مجموعة متنوعة من المشكلات مثل محاكاة أنظمة الكم متعدد الأجسام. تعتمد VQAs على التحسين التكراري لدائرة ذات معلمات فيما يتعلق بوظيفة موضوعية. نظرًا لأن الآلات الكمومية هي موارد صاخبة ومكلفة ، فمن الضروري اختيار المعلمات الأولية لـ VQA بشكل كلاسيكي لتكون أقرب ما يمكن إلى المستوى الأمثل ، لتحسين دقة VQA وتسريع تقاربها على أجهزة اليوم. في CAFQA ، يتم اختيار هذه المعلمات الأولية من خلال البحث بكفاءة وقابلة للتطوير من خلال الجزء القابل للمحاكاة بشكل كلاسيكي من الفضاء الكمي (المعروف باسم فضاء كليفورد) باستخدام تقنية البحث المنفصلة القائمة على تحسين Bayesian Optimization.
التأثير
أولا ، أظهرت هذه المشاريع تأثيرا كميا كبيرا. في المثال أعلاه ، يؤدي تهيئة VQAs باستخدام CAFQA إلى استعادة ما يصل إلى 99.99٪ من عدم الدقة المفقودة في مناهج التهيئة الكلاسيكية الحديثة السابقة. كمثال آخر ، اقترحنا وحدة فك تشفير مبردة لتصحيح الخطأ الكمي تسمى Clique ، والتي تقضي على 70-99 ٪ من عرض النطاق الترددي لفك تشفير تصحيح الخطأ (داخل وخارج ثلاجة التخفيف) بتكلفة منخفضة جدًا للأجهزة. أدت مقترحاتنا الأخرى أيضًا إلى تحسينات كبيرة في الدقة الكمية وكفاءة التنفيذ الشاملة.
ثانيًا ، فتحت اتجاهات البحث هذه الأبواب لمجموعة متنوعة من الأفكار الجديدة عند تقاطع الحوسبة الكمومية والكلاسيكية ، مما قد يوسع مشاركة الباحثين ذوي الخبرة الحوسبية الكلاسيكية المتنوعة.
أبحاث إضافية
تشمل مجالات البحث الأخرى التي أتابعها ما يلي: أ) تحديد التطبيقات الكمومية المستهدفة الجديدة التي ستستفيد من الدعم الكلاسيكي. ب) استكشاف مجموعة متنوعة من تقنيات تخفيف الضوضاء على تقنيات الكم المختلفة ؛ ج) محاولة تقليل الاختناقات الكلاسيكية الكمية لتصحيح الأخطاء بشكل أكبر ؛ د) إدارة مجموعة متنوعة من التطبيقات والتكنولوجيا في السحابة الكمومية.
