Gokul Subramanian Ravi
Gokul Subramanian Ravi begann seine CI-Gemeinschaft im September 2020 nach seiner Promotion (Schwerpunkt Computerarchitektur) an der University of Wisconsin-Madison im August 2020. Gokul ist derzeit bei der University of Chicago arbeitet an Quantencomputing mit Frédéric Chong, Seymour-Goodman-Professor der Informatik. Verlinkt sind seine Blogs auf Variationelle Quantenalgorithmen und mehr bringen klassische Computerarchitekten in die Quantenwelt. Gokul befindet sich derzeit auf dem akademischen Stellenmarkt 2022-23.
Der Rest dieses Beitrags wurde von Gokul Ravi geschrieben
Derzeitiges Projekt
Quantum Computing ist ein disruptives technologisches Paradigma mit dem Potenzial, das Computing und damit die Welt zu revolutionieren. Über drei Jahrzehnte hinweg ist das Versprechen des Quantencomputings durch theoretische Fortschritte bei Algorithmen und experimentelle Fortschritte in der Gerätetechnologie, die beide oft isoliert verfolgt werden, allmählich stärker geworden.
Da sich Quantengeräte jedoch von der Laborneugier zur technischen Realität wandeln, ist es von entscheidender Bedeutung, ein Computerökosystem aufzubauen, das die grundlegenden, begrenzten Fähigkeiten von kurzfristigen (NISQ: Noisy Intermediate Scale Quantum) und langfristigen (FT: fehlertolerante) Quantenmaschinen, in einer Weise, die mit den Anforderungen von Zielquantenanwendungen gut vertraut ist. Computerarchitekten sind für dieses Unterfangen besonders wichtig, da sie geschickt darin sind, die Informationslücke zwischen den verschiedenen Schichten des Computerstapels zu überbrücken, und nach und nach Know-how im Aufbau eng begrenzter, hochoptimierter Systeme gesammelt haben – dies ist für die Zukunft des Quantencomputings von unschätzbarem Wert.
Als Quantencomputer-Architekt, der sowohl in Quanten- als auch in klassischem Computing ausgebildet ist, konzentrierte sich meine Postdoktorandenforschung auf den Aufbau eines hybriden Quanten- und klassischen Computing-Ökosystems für praktische Quantenvorteile. Dies beinhaltete die Nutzung klassischer Computerprinzipien sowohl im Material als auch in der Philosophie, was es mir ermöglichte, spannende Quantenprojekte zu leiten, die auf Folgendes abzielen: a) Adaptive Fehlerminderung und klassische Unterstützung für Variations-Quantenalgorithmen (VAQEM, CAFQA und QISMET); b) Effizientes Quantenressourcenmanagement (QManager und Quancorde); und c) skalierbare Dekodierung zur Quantenfehlerkorrektur (Klicken).
Um CAFQA als Beispiel hervorzuheben: Variationsquantenalgorithmen gehören zu den vielversprechendsten Anwendungen für kurzfristige Quantenvorteile und finden Anwendung in einer Vielzahl von Problemen wie der Simulation von Quanten-Vielteilchensystemen. VQAs beruhen auf der iterativen Optimierung einer parametrisierten Schaltung in Bezug auf eine Zielfunktion. Da Quantenmaschinen laute und teure Ressourcen sind, ist es unerlässlich, die Anfangsparameter eines VQA klassisch so zu wählen, dass sie so nahe wie möglich am Optimum liegen, um die VQA-Genauigkeit zu verbessern und ihre Konvergenz auf heutigen Geräten zu beschleunigen. In CAFQA werden diese Anfangsparameter ausgewählt, indem der klassisch simulierbare Teil des Quantenraums (bekannt als Clifford-Raum) effizient und skalierbar durchsucht wird, indem eine auf Bayes'scher Optimierung basierende diskrete Suchtechnik verwendet wird.
Impact der HXNUMXO Observatorien
Erstens haben diese Projekte erhebliche quantitative Auswirkungen gezeigt. Im obigen Beispiel werden durch die Initialisierung von VQAs mit CAFQA bis zu 99.99 % der Ungenauigkeit wiederhergestellt, die bei früheren klassischen Initialisierungsansätzen nach dem Stand der Technik verloren ging. Als weiteres Beispiel haben wir einen kryogenen Decoder für die Quantenfehlerkorrektur namens Clique vorgeschlagen, der 70–99+ % der Fehlerkorrektur-Decodierungsbandbreite (in und aus dem Verdünnungskühlschrank) bei sehr geringen Hardwarekosten eliminiert. Unsere anderen Vorschläge haben auch zu wesentlichen Verbesserungen der Quantentreue und der Gesamtausführungseffizienz geführt.
Zweitens haben diese Forschungsrichtungen Türen für eine Vielzahl neuartiger Ideen an der Schnittstelle von Quanten- und klassischem Computing geöffnet und möglicherweise die Beteiligung von Forschern mit unterschiedlichem Fachwissen im klassischen Computing erweitert.
Zusätzliche Forschung
Weitere Forschungsgebiete, die ich verfolge, umfassen: a) Identifizierung neuer Quantenzielanwendungen, die von klassischer Unterstützung profitieren werden; b) Erforschung einer Vielzahl von Rauschminderungstechniken auf verschiedenen Quantentechnologien; c) Versuchen, die quantenklassischen Engpässe bei der Fehlerkorrektur weiter zu reduzieren; und d) Verwaltung einer Vielzahl von Anwendungen und Technologien in der Quantenwolke.
