تقارير Los Alamos عن نهج الأجهزة الذي يقدم نموذجًا جديدًا للحوسبة الكمومية - تحليل أخبار الحوسبة عالية الأداء | داخلHPC

تقارير لوس ألاموس تقدم نهج الأجهزة نموذجًا جديدًا للحوسبة الكمية - تحليل أخبار الحوسبة عالية الأداء | داخل HPC

الطابع الزمني: 15 أغسطس 2023 الساعة 3:30 مساءً
تقارير Los Alamos عن نهج الأجهزة الذي يقدم نموذجًا جديدًا للحوسبة الكمومية - تحليل أخبار الحوسبة عالية الأداء | داخل HPC PlatoBlockchain ذكاء البيانات. البحث العمودي. منظمة العفو الدولية.

نيكولاي سينيتسين ، إلى اليمين

15 أغسطس 2023 - أفاد مختبر Los Alamost الوطني اليوم أن النهج النظري المحتمل لتغيير قواعد اللعبة لأجهزة الحوسبة الكمومية يتجنب بعض التعقيد الموجود في أجهزة الكمبيوتر الكمومية. قال المختبر إن الاستراتيجية تطبق خوارزمية في التفاعلات الكمومية الطبيعية لمعالجة مجموعة متنوعة من مشاكل العالم الحقيقي بشكل أسرع من أجهزة الكمبيوتر التقليدية أو أجهزة الكمبيوتر الكمومية التقليدية القائمة على البوابة.

قال نيكولاي سينيتسين ، عالم الفيزياء النظرية في مختبر لوس ألاموس الوطني: "يزيل اكتشافنا العديد من المتطلبات الصعبة للأجهزة الكمومية". شارك في تأليف ملف ورقة وفقًا للنهج الوارد في مجلة Physical Review A. "الأنظمة الطبيعية ، مثل الدورات الإلكترونية للعيوب في الماس ، لها نوع التفاعلات اللازمة لعملية الحساب لدينا."

قال سينيتسين إن الفريق يأمل في التعاون مع علماء الفيزياء التجريبية في لوس ألاموس لإثبات نهجهم باستخدام الذرات شديدة البرودة. وقال إن التقنيات الحديثة في الذرات شديدة البرودة متطورة بما يكفي لإثبات مثل هذه العمليات الحسابية بحوالي 40 إلى 60 كيوبت ، وهو ما يكفي لحل العديد من المشكلات التي لا يمكن الوصول إليها حاليًا بواسطة الحساب الكلاسيكي أو الثنائي. الكيوبت هي الوحدة الأساسية للمعلومات الكمومية ، وهي مماثلة قليلاً في الحوسبة الكلاسيكية المألوفة.

بدلاً من إنشاء نظام معقد من البوابات المنطقية بين عدد من الكيوبتات التي يجب أن تشترك جميعها في التشابك الكمي ، تستخدم الإستراتيجية الجديدة حقلاً مغناطيسيًا بسيطًا لتدوير الكيوبتات ، مثل دوران الإلكترونات ، في نظام طبيعي. كل ما هو مطلوب لتنفيذ الخوارزمية هو التطور الدقيق لحالات الدوران. قال Sinitsyn إن هذا النهج يمكن استخدامه لحل العديد من المشاكل العملية المقترحة لأجهزة الكمبيوتر الكمومية.

تظل الحوسبة الكمومية مجالًا ناشئًا تعوقه صعوبة ربط الكيوبتات في سلاسل طويلة من البوابات المنطقية والحفاظ على التشابك الكمي المطلوب للحساب. ينهار التشابك في عملية تُعرف باسم فك الترابط ، حيث تبدأ الكيوبتات المتشابكة في التفاعل مع العالم خارج النظام الكمومي للكمبيوتر ، مما يؤدي إلى حدوث أخطاء. يحدث ذلك بسرعة ، مما يحد من وقت الحساب. لم يتم تنفيذ تصحيح الخطأ الحقيقي على الأجهزة الكمومية.

تقارير Los Alamos عن نهج الأجهزة الذي يقدم نموذجًا جديدًا للحوسبة الكمومية - تحليل أخبار الحوسبة عالية الأداء | داخل HPC PlatoBlockchain ذكاء البيانات. البحث العمودي. منظمة العفو الدولية.يعتمد النهج الجديد على التشابك الطبيعي بدلاً من التشابك المستحث ، لذلك فهو يتطلب عددًا أقل من الروابط بين الكيوبتات. هذا يقلل من تأثير فك الترابط. وبالتالي ، فإن الكيوبتات تعيش لفترة طويلة نسبيًا ، كما قال سينيتسين.

أظهرت الورقة النظرية لفريق Los Alamos كيف يمكن للنهج أن يحل مشكلة تقسيم الأرقام باستخدام خوارزمية Grover بشكل أسرع من أجهزة الكمبيوتر الكمومية الحالية. باعتبارها واحدة من أشهر الخوارزميات الكمومية ، فهي تسمح بالبحث غير المنظم لمجموعات البيانات الكبيرة التي تلتهم موارد الحوسبة التقليدية. على سبيل المثال ، قال Sinitsyn ، يمكن استخدام خوارزمية Grover لتقسيم وقت التشغيل للمهام بالتساوي بين جهازي كمبيوتر ، بحيث تنتهي في نفس الوقت ، جنبًا إلى جنب مع الوظائف العملية الأخرى. تعد الخوارزمية مناسبة تمامًا لأجهزة الكمبيوتر الكمومية المثالية المصححة للأخطاء ، على الرغم من صعوبة تنفيذها على أجهزة اليوم المعرضة للخطأ.

صُممت أجهزة الكمبيوتر الكمومية لأداء العمليات الحسابية بشكل أسرع بكثير من أي جهاز كلاسيكي ، ولكن كان من الصعب للغاية إدراكها حتى الآن ، على حد قول سينيتسين. يقوم الكمبيوتر الكمومي التقليدي بتنفيذ الدوائر الكمومية - تسلسل العمليات الأولية بأزواج مختلفة من الكيوبتات.

اقترح منظرو لوس ألاموس بديلاً مثيرًا للاهتمام.

قال سينيتسين: "لقد لاحظنا أنه بالنسبة للعديد من المشكلات الحسابية الشهيرة ، يكفي أن يكون لدينا نظام كمي به تفاعلات أولية ، حيث يتفاعل دوران كمي واحد فقط - يمكن تحقيقه باستخدام اثنين كيوبت - مع بقية الكيوبتات الحسابية". "ثم نبضة مغناطيسية واحدة تعمل فقط على الدوران المركزي تنفذ الجزء الأكثر تعقيدًا من خوارزمية جروفر الكمومية." هذه العملية الكمومية ، المسماة أوراكل غروفر ، تشير إلى الحل المطلوب.

قال: "لا توجد تفاعلات مباشرة بين الكيوبتات الحسابية ولا توجد حاجة إلى تفاعلات تعتمد على الوقت مع الدوران المركزي في هذه العملية". قال إنه بمجرد تعيين أدوات التوصيل الثابتة بين الدوران المركزي والكيوبتات ، فإن الحساب بأكمله يتكون فقط من تطبيق نبضات مجال خارجية بسيطة تعتمد على الوقت والتي تقوم بتدوير الدورات.

الأهم من ذلك ، أثبت الفريق أن مثل هذه العمليات يمكن أن تتم بسرعة. اكتشف الفريق أيضًا أن نهجهم محمي طوبولوجيًا. أي أنه قوي ضد العديد من الأخطاء في دقة مجالات التحكم والمعلمات الفيزيائية الأخرى حتى بدون تصحيح الخطأ الكمي.

الورقة: "أوراكل غروفر المحمي طوبولوجيًا لمشكلة التقسيم." المراجعة البدنية أ. https://journals.aps.org/pra/abstract/10.1103/PhysRevA.108.022412

التمويل: قسم الطاقة ، مكتب العلوم ، مكتب أبحاث الحوسبة العلمية المتقدمة وبرنامج البحث والتطوير الموجه بالمختبر في مختبر لوس ألاموس الوطني.

الطابع الزمني:

اكثر من داخل HPC