Το "Journal Club" του IQT: Ένας λαϊκός οδηγός για τον υπολογισμό κβαντικών δεξαμενών - μέσα στην κβαντική τεχνολογία

Το "Journal Club" του IQT είναι μια εβδομαδιαία σειρά άρθρων που αναλύει μια πρόσφατη ερευνητική εργασία για την κβαντική τεχνολογία και συζητά τις επιπτώσεις της στο κβαντικό οικοσύστημα.  

Η σφαίρα των κβαντικών υπολογιστών ακούγεται συχνά σαν να έχει αφαιρεθεί κατευθείαν από τις σελίδες της επιστημονικής φαντασίας, αλλά είναι πολύ πραγματικό και εξελίσσεται γρήγορα. Σε ένα νέο Φυσικές Επιστημονικές Εκθέσεις χαρτί, ερευνητές στο Κβαντικό IBM και το Ερευνητικό Κέντρο Thomas J. Watson εστιάζουν τώρα σε μια νέα πτυχή που ονομάζεται «Υπολογισμός Κβαντικών Δεξαμενών». Για να το καταλάβετε αυτό, φαντάζομαι μια τεράστια δεξαμενή νερού όπου τα κύματα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να προβλέψουν τι θα συμβεί στη συνέχεια – μόνο, σε αυτήν την περίπτωση, το νερό είναι η κβαντική κατάσταση των σωματιδίων και τα κύματα είναι δεδομένα.

Το Quantum Reservoir Computing είναι μια συναρπαστική πρόοδος στον τομέα του κβαντικού μάθηση μηχανής, ιδιαίτερα κατάλληλο για την πρόβλεψη ακολουθιών και μοτίβων με την πάροδο του χρόνου, όπως η πρόβλεψη καιρικών προτύπων ή οι τάσεις της χρηματιστηριακής αγοράς. Οι παραδοσιακοί υπολογιστές παλεύουν με αυτές τις εργασίες επειδή είναι γραμμικοί και τακτοποιημένοι, αλλά ο φυσικός κόσμος – όπως και ο χρηματιστηριακή αγορά or καιρός – είναι πολύπλοκο και συχνά χαοτικό.

Αυτό που είναι πραγματικά καινοτόμο στις τελευταίες εξελίξεις είναι η χρήση «θορύβου» στο κβαντικό σύστημα. Στην καθημερινή ζωή, ο θόρυβος είναι συνήθως κάτι που προσπαθούμε να μειώσουμε ή να εξαλείψουμε. Στον κβαντικό κόσμο, ωστόσο, αυτός ο θόρυβος μπορεί να αξιοποιηθεί και να ελεγχθεί για να βοηθήσει να γίνουν καλύτερες προβλέψεις. Λες και το στατικό στο ραδιόφωνό σου θα μπορούσε ξαφνικά να σου πει ποιο τραγούδι θα παίξει μετά.

Οι επιστήμονες έχουν επινοήσει έναν τρόπο να συντονίζουν αυτόν τον κβαντικό θόρυβο, προσαρμόζοντάς τον για να βελτιώσουν τις προβλέψεις. Αυτό γίνεται με τον προγραμματισμό του θορύβου στα κβαντικά κυκλώματα – τα μονοπάτια που ελέγχουν τα κβαντικά bit ή τα qubits, τα οποία είναι οι βασικές μονάδες πληροφοριών στον κβαντικό υπολογισμό. Ρυθμίζοντας με ακρίβεια τον θόρυβο, οι ερευνητές της IBM Quantum θα μπορούσαν να βελτιστοποιήσουν την απόδοση του κβαντικού συστήματος.

Επιπλέον, οι ερευνητές έχουν βρει τρόπους για να απλοποιήσουν αυτά τα κβαντικά συστήματα. Έχουν μειώσει τον αριθμό των qubits που απαιτούνται και την πολυπλοκότητα των συνδέσεών τους (εμπλέξιμο), καθιστώντας τα συστήματα ευκολότερα στη διαχείριση και δυνητικά πιο ισχυρά.

Ο αντίκτυπος αυτών των εξελίξεων στην υπολογιστική κβαντική δεξαμενή είναι ήδη υποσχόμενος. Χρησιμοποιώντας ένα μόνο μοντέλο θορύβου και μια μικρότερη μνήμη, οι επιστήμονες έχουν επιτύχει εντυπωσιακά αποτελέσματα στην προσομοίωση πολύπλοκων συστημάτων. Ένα παράδειγμα που δίνεται είναι το Σύστημα Mackey-Glass, το οποίο είναι ένα μαθηματικό μοντέλο που χρησιμοποιείται για την περιγραφή πολύπλοκων συστημάτων όπως οι βιολογικές ταλαντώσεις. Οι ερευνητές μπόρεσαν να προβλέψουν τη συμπεριφορά του 100 βήματα μπροστά σε αυτό που είναι γνωστό ως χαοτικό καθεστώς - μια σημαντική πρόκληση λόγω της απρόβλεπτης φύσης του συστήματος.

Με απλούς όρους, αυτό μοιάζει με το να κοιτάς μια πολύ περίπλοκη κρυστάλλινη σφαίρα και να προβλέπεις με ακρίβεια γεγονότα μακριά στο μέλλον. Για τον κλάδο των κβαντικών υπολογιστών, αυτές οι εξελίξεις θα μπορούσαν να σημαίνουν ταχύτερες, πιο αποτελεσματικές και ακριβέστερες προβλέψεις για οτιδήποτε, από την πρόβλεψη καιρού μέχρι την οικονομική ανάλυση και όχι μόνο. Είναι μια ενδιαφέρουσα ματιά σε ένα μέλλον όπου οι υπολογιστές μας θα μπορούσαν να σκέφτονται περισσότερο όπως εμείς: να αγκαλιάζουν το χάος και την πολυπλοκότητα αντί να μπερδεύονται.

Ο Kenna Hughes-Castleberry είναι συγγραφέας προσωπικού στο Inside Quantum Technology και Επιστήμονας Επικοινωνίας στο JILA (μια συνεργασία μεταξύ του Πανεπιστημίου του Κολοράντο Boulder και του NIST). Τα συγγραφικά της beats περιλαμβάνουν τη βαθιά τεχνολογία, τον κβαντικό υπολογισμό και την τεχνητή νοημοσύνη. Η δουλειά της έχει παρουσιαστεί στα περιοδικά Scientific American, Discover Magazine, New Scientist, Ars Technica και άλλα.

• SEO Powered Content & PR Distribution. Ενισχύστε σήμερα.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Ενδυναμώστε τον εαυτό σας. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Ενισχύθηκε η γνώση. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoESG. Ανθρακας, Cleantech, Ενέργεια, Περιβάλλον, Ηλιακός, Διαχείριση των αποβλήτων. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoHealth. Ευφυΐα βιοτεχνολογίας και κλινικών δοκιμών. Πρόσβαση εδώ.
• πηγή: https://www.insidequantumtechnology.com/news-archive/iqts-journal-club-a-laymans-guide-to-quantum-reservoir-computing/