Az IQT „Journal Clubja”: Útmutató a laikusoknak a kvantumtározós számítástechnikához – Inside Quantum Technology

Az IQT „Journal Clubja”: Útmutató a laikusoknak a kvantumtározós számítástechnikához – a kvantumtechnológián belül

Időbélyeg: 10. november 2023. 6:30
Egy új Nature Science Advances tanulmány a kvantumtározó számítástechnikával és annak a számítási folyamatokra gyakorolt ​​hatásaival foglalkozik. (PC IQT)
By Kenna Hughes-Castleberry közzétéve: 10. november 2023

Az IQT „Journal Club” című heti cikksorozata egy friss kvantumtechnológiai kutatási cikket bont ki, és annak a kvantumökoszisztémára gyakorolt ​​hatásait tárgyalja.  

A kvantumszámítás birodalma gyakran úgy hangzik, mintha egyenesen a sci-fi lapjairól lett volna kiszakítva, de nagyon is valóságos, és gyorsan fejlődik. Egy újban Nature tudományos jelentései papír, kutatók a IBM Quantum és a Thomas J. Watson Research Center most egy új szempontra, a „Quantum Reservoir Computing”-ra összpontosít. Hogy ezt megértsük, kép egy hatalmas víztározó, ahol a hullámok segítségével megjósolható, mi fog történni – csak ebben az esetben a víz a részecskék kvantumállapota, a hullámok pedig adatok.

A Quantum Reservoir Computing izgalmas előrelépés a kvantum területén gépi tanulás, különösen alkalmas a sorozatok és minták időbeli előrejelzésére, hasonlóan az időjárási minták vagy a tőzsdei trendek előrejelzéséhez. A hagyományos számítógépek azért küzdenek ezekkel a feladatokkal, mert lineárisak és rendezettek, de a természeti világ – mint a részvénypiac or időjárás – összetett és gyakran kaotikus.

Ami igazán innovatív a legújabb fejlesztésekben, az a „zaj” használata a kvantumrendszeren belül. A mindennapi életben a zajt általában megpróbáljuk csökkenteni vagy megszüntetni. A kvantumvilágban azonban ez a zaj kihasználható és szabályozható a jobb előrejelzések érdekében. Mintha a rádióban lévő statikus hirtelen megmondaná, melyik dal fog legközelebb játszani.

A tudósok kidolgoztak egy módot ennek a kvantumzajnak a hangolására, módosítva az előrejelzések javítása érdekében. Ez úgy történik, hogy a zajt a kvantumáramkörökbe programozzák – a kvantumbiteket vagy qubiteket vezérlő útvonalakba, amelyek a kvantumszámítás alapvető információs egységei. A zaj finomhangolásával az IBM Quantum kutatói optimalizálhatták a kvantumrendszer teljesítményét.

Ezenkívül a kutatók módot találtak ezeknek a kvantumrendszereknek az egyszerűsítésére. Csökkentették a szükséges qubitek számát és a kapcsolataik összetettségét (összefonódás), így a rendszerek könnyebben kezelhetők és potenciálisan robusztusabbak.

A kvantumtározó számítástechnikai fejlesztések hatása már most is ígéretes. Egyetlen zajmodell és egy kisebb memória használatával a tudósok lenyűgöző eredményeket értek el az összetett rendszerek szimulációjában. Az egyik példa a Mackey-Glass rendszer, amely összetett rendszerek, például biológiai oszcillációk leírására használt matematikai modell. A kutatók 100 lépéssel előre tudták megjósolni a viselkedését az úgynevezett kaotikus rendszerben – ez jelentős kihívás a rendszer kiszámíthatatlan természete miatt.

Laikus kifejezéssel ez olyan, mintha egy nagyon bonyolult kristálygömbbe néznénk, és pontosan előre látnánk a távoli jövőbe nyúló eseményeket. A kvantumszámítógép-ipar számára ezek a fejlesztések gyorsabb, hatékonyabb és pontosabb előrejelzéseket jelenthetnek az időjárás-előrejelzéstől a pénzügyi elemzésig és azon túl. Érdekes bepillantás egy olyan jövőbe, ahol számítógépeink jobban gondolkodhatnak, mint mi: a káoszt és az összetettséget befogadva, ahelyett, hogy összezavarodnának.

Kenna Hughes-Castleberry az Inside Quantum Technology és a Science Communicator munkatársa a JILA-nál (a Colorado Boulder Egyetem és a NIST partnersége). Írási ütemei közé tartozik a mélytechnológia, a kvantumszámítástechnika és az AI. Munkásságát a Scientific American, a Discover Magazine, a New Scientist, az Ars Technica stb.

Időbélyeg:

Még több Belül kvantumtechnológia