Tämä "Quantum Memristor" voisi mahdollistaa aivojen kaltaiset kvanttitietokoneet

Sekä kvantti- että neuromorfisissa lähestymistavoissa on lupaus kirjoittaa laskentatapamme perusteellisesti uudelleen. Ja nyt ne on yhdistetty sen jälkeen, kun tutkijat ovat kehittäneet "kvanttimemristorin", joka voisi muodostaa kvanttihermoverkkojen perustan.

Vaikka Mooren laki tuntuu olevan vielä elämää, limits tavanomaista tietojenkäsittely ovat tulleet ilmeisiksi, ja kiinnostus täysin erilaiseen tiedonkäsittelyyn, joka voisi ohittaa nämä tiesulut, kasvaa.

Yksi mahdollisuus on kvanttilaskenta, joka hyödyntää kvanttitietokoneiden ominaisuuksia saavuttaakseen eksponentiaalisia laskentanopeuksia tietyissä ongelmissa. Toinen vaihtoehto on kytkeä tietokonepiirimme uudelleen jäljittelemään aivojen toimintatapaa, joka tunnetaan nimellä neuromorfinen laskenta.

Näillä kahdella lähestymistavalla pyritään parantamaan tavanomaisen tietojenkäsittelyn hyvin erilaisia ​​näkökohtia, ja synergia näiden kahden välillä ei ole läheskään ilmeistä. Mutta se saattaa alkaa muuttua tutkijan jälkeens osoitti kaikkien aikojen ensimmäisen neuromorfisen komponentin, joka pystyy käsittelemään kvanttiinformaatiota.

Kyseinen komponentti tunnetaan nimellä memristor, a nimi että tulee muistin ja vastuksen yhdistelmästä. Nämä laitteet muuttavat resistanssiaan sen mukaan, kuinka paljon virtaa oned niiden kautta menneisyydessä, olennaisesti tallentamalla muiston heidän edellisestä tilastaan.

Tämä ominaisuus on kiinnittänyt neuromorfisten insinöörien huomion, koska se jäljittelee biologisten synapsien käyttäytymistä - neuronien välisiä yhteyksiä. aivoissa -jotka muuttavat yhteyksiensä vahvuutta riippuen siitä, kuinka usein ne ampuvat. Viimeaikaisissa tutkimuksissa on yritetty käyttää memristoreita aivojen kaltaisten tietokoneiden rakentamiseen.

Nyt Wienin yliopiston fyysikot ovat kuitenkin ottaneet idean askeleen pidemmälle kehittämällä komponentin, joka näyttää saman käyttäytymisen kvanttiinformaation käsittelyn aikana. Uusi laite on kuvattu kohdassa a äskettäin julkaistu Luonto Fotoniikka.

Niiden niin kutsuttu "kvanttimemristor" on rakennettu integroidulla fotonitekniikalla, joka siirtää fotoneja piisirun ympärille tietojen käsittelemiseksi. Mutta vaikka fotonisirut yleensä suorittavat vain klassisia laskelmia, tutkijat suunnittelevated joka pystyy manipuloimaan läpi kulkevien fotonien kvanttitiloja.

Tätä varten he käyttävät hyväkseened Superposition kvanttiperiaate: ajatus siitä, että kvanttijärjestelmä voi olla useamman kuin yhden tilan yhdistelmässä samanaikaisesti. He tekevät tämän tarjoamalla fotonille kaksi polkua ja saamalla sen kulkemaan molempia pitkin samaan aikaan.

Tämä muodostaa perustan kubitille – bitin kvanttivastineelle – jota voidaan käyttää tiedon koodaamiseen. Samalla tavalla bitti voi olla joko 0 tai 1, fotoni voi olla joko ensimmäisessä tai toisessa kanavassa tai kvanttimekaniikan kummallisten ominaisuuksien ansiosta näiden kahden superpositiossa.

Tutkijas' Suurin innovaatio oli kuitenkin yhdistää tämä järjestelmä ylimääräisillä piireillä, jotka olennaisesti laskevat yhden reitin läpi kulkevien fotonien määrän ja käyttävät tätä säätämään signaalin voimakkuutta toisen reitin kautta. Tuloksena on laite, joka pystyy sekä käsittelemään kvanttitietoa että osoittamaan mieleenpainuvaa käyttäytymistä.

Havainnollistaakseen kvanttimuistin potentiaalia käytännön laskentatehtäviin he loivat komponentista tietokonemallin ja simuloivat, mitä tapahtuisi, jos yhdistäisit joukon niitä yhteen. He loivat eräänlaisen neuroverkon, joka perustui periaatteeseen nimeltä säiliölaskenta, joka pohjimmiltaan syöttää dataa suureen verkkoon, jonka yhteydet ovat kiinteät, ja sitten vain kouluttaa yhden lukukerroksen tulkitsemaan tämän säiliön ulostuloa.

He osoittivat, että järjestelmä koostuu vain 3 Heidän kvanttimemristoristaan ​​oppivat luokittelemaan käsinkirjoitetut numerot 95 prosentin tarkkuudella harjoitettuaan vain 1,000 XNUMX kuvaa. Tekijät raportoivated that useat klassiset säiliölaskentamenetelmät saavuttavatd huonompi tarkkuus huomattavasti enemmän laskentaresursseja ja tietoja.

Tiimi osoitti myös, että heidän laitteidensa verkko voisi oppia suorittamaan kvanttitehtäviä klassisten laitteiden ulkopuolella. He kouluttivat laitteensa havaitsemaan, olivatko kvanttijärjestelmät sotkeutuneet 98 prosentin tarkkuudella.

Kuva Selvittää, kuinka käyttää laitetta, joka yhdistää kaksi tällaista erilaista tietojenkäsittelyparadigmaa, vaatii paljon työtä. Mutta kvanttihermoverkot voivat olla tehokas uusi työkalu Mooren jälkeinen laki tietojenkäsittelyn aikakausi.

Kuva pistetilanne: Equinox Graphics, Wienin yliopisto

Etsitkö tapoja pysyä muutoksen edellä? Mieti uudelleen, mikä on mahdollista.  Liity erittäin kuratoituun, eksklusiiviseen 80 johtajan kohorttiin Singularityn lippulaiva Executive Program (EP) -ohjelmaan, joka on viisi päivää kestävä ja mukaansatempaava johtajuuden muutosohjelma, joka häiritsee olemassa olevia ajattelutapoja. Löydä uusi ajattelutapa, työkalut ja futuristitovereiden verkosto, joka on sitoutunut löytämään ratkaisuja maailman nopeaan muutokseen. Napsauta tätä saadaksesi lisätietoja ja hakeaksesi jo tänään!

• Coinsmart. Euroopan paras Bitcoin- ja kryptopörssi.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Tietoa laajennettu. VAPAA PÄÄSY.
• CryptoHawk. Altcoinin tutka. Ilmainen kokeilu.
• Lähde: https://singularityhub.com/2022/04/04/quantum-memristor-could-enable-quantum-neuromorphic-computing/