Gokul Subramanian Ravi
Gokul Subramanian Ravi a commencé son Bourse CIF en septembre 2020 après avoir obtenu son doctorat (axé sur l'architecture informatique) de la Université de Wisconsin-Madison en août 2020. Gokul est actuellement au Université de Chicago travaillant sur l'informatique quantique avec Frédéric Chong, Professeur Seymour Goodman de l'informatique. Liens sont ses blogs sur algorithmes quantiques variationnels et apportant plus architectes informatiques classiques dans le monde quantique. Gokul est actuellement sur le marché du travail universitaire 2022-23.
Le reste de ce post est écrit par Gokul Ravi
Projet en cours
L'informatique quantique est un paradigme technologique perturbateur qui a le potentiel de révolutionner l'informatique et, par conséquent, le monde. Au cours de trois décennies, la promesse de l'informatique quantique s'est progressivement renforcée grâce aux progrès théoriques des algorithmes et aux progrès expérimentaux de la technologie des appareils, tous deux souvent poursuivis isolément.
Mais alors que les dispositifs quantiques passent de la curiosité de laboratoire à la réalité technique, il est essentiel de construire un écosystème informatique qui devrait activement améliorer les capacités fondamentales et limitées à court terme (NISQ : Noisy Intermediate Scale Quantum) et à long terme (FT : Fault Tolerant) machines quantiques, d'une manière bien familiarisée avec les besoins des applications quantiques cibles. Les architectes informatiques sont particulièrement essentiels à cette entreprise car ils sont aptes à combler le fossé de l'information entre les différentes couches de la pile informatique et ont progressivement accumulé une expertise dans la construction de systèmes hautement optimisés étroitement contraints - ce qui est inestimable pour l'avenir de l'informatique quantique.
En tant qu'architecte d'ordinateur quantique formé à la fois en informatique quantique et classique, ma recherche postdoctorale s'est concentrée sur la construction d'un écosystème hybride d'informatique quantique-classique pour un avantage quantique pratique. Cela a impliqué de tirer parti des principes informatiques classiques à la fois en matière de matériel et de philosophie, ce qui m'a permis de mener des projets quantiques passionnants ciblant : a) l'atténuation adaptative des erreurs et le support classique des algorithmes quantiques variationnels (VAQEM, CAFQA ainsi que QISMET); b) Gestion efficace des ressources quantiques (QManagerComment ainsi que Quancorde); et c) décodage évolutif pour la correction d'erreur quantique (Cliquez sur).
Pour souligner CAFQA comme exemple : les algorithmes quantiques variationnels sont parmi les applications les plus prometteuses pour un avantage quantique à court terme et ont une application dans une variété de problèmes tels que la simulation de systèmes quantiques à plusieurs corps. Les VQA reposent sur l'optimisation itérative d'un circuit paramétré par rapport à une fonction objectif. Les machines quantiques étant des ressources bruyantes et coûteuses, il est impératif de choisir classiquement les paramètres initiaux d'un VQA pour qu'ils soient les plus proches possible de l'optimal, afin d'améliorer la précision des VQA et d'accélérer leur convergence sur les dispositifs actuels. Dans CAFQA, ces paramètres initiaux sont choisis en recherchant de manière efficace et évolutive dans la partie classiquement simulable de l'espace quantique (connu sous le nom d'espace de Clifford) en utilisant une technique de recherche discrète basée sur l'optimisation bayésienne.
Impact
Premièrement, ces projets ont montré un impact quantitatif significatif. Dans l'exemple ci-dessus, l'initialisation des VQA avec CAFQA récupère jusqu'à 99.99 % de l'imprécision perdue dans les approches d'initialisation classiques de pointe antérieures. Comme autre exemple, nous avons proposé un décodeur cryogénique pour la correction d'erreur quantique appelé Clique, qui élimine 70 à 99+ % de la bande passante de décodage de correction d'erreur (dans et hors du réfrigérateur à dilution) à un coût matériel très faible. Nos autres propositions ont également produit des améliorations substantielles de la fidélité quantique et de l'efficacité globale de l'exécution.
Deuxièmement, ces directions de recherche ont ouvert les portes à une variété d'idées novatrices à l'intersection de l'informatique quantique et classique, élargissant potentiellement la participation de chercheurs ayant une expertise diversifiée en informatique classique.
Recherches supplémentaires
D'autres domaines de recherche que je poursuis incluent : a) L'identification de nouvelles applications quantiques cibles qui bénéficieront d'un support classique ; b) Explorer une variété de techniques d'atténuation du bruit sur différentes technologies quantiques ; c) Essayer de réduire davantage les goulots d'étranglement quantiques classiques de la correction d'erreurs ; et d) gérer un ensemble diversifié d'applications et de technologies dans le nuage quantique.
