Los Alamos Melaporkan Pendekatan Perangkat Keras Menawarkan Paradigma Komputasi Kuantum Baru - Komputasi Kinerja Tinggi News Analysis | di dalamHPC

Los Alamos Melaporkan Pendekatan Perangkat Keras Menawarkan Paradigma Komputasi Kuantum Baru – Komputasi Berkinerja Tinggi Analisis Berita | di dalamHPC

Stempel Waktu: 15 Agustus 2023 3:30
Los Alamos Melaporkan Pendekatan Perangkat Keras Menawarkan Paradigma Komputasi Kuantum Baru - Komputasi Berkinerja Tinggi Analisis Berita | di dalam Kecerdasan Data PlatoBlockchain HPC. Pencarian Vertikal. Ai.

Nikolai Sinitsyn, di kanan

15 Agustus 2023 — Laboratorium Nasional Los Alamost melaporkan hari ini bahwa pendekatan teoretis yang berpotensi mengubah permainan untuk perangkat keras komputasi kuantum menghindari beberapa kerumitan yang ditemukan di komputer kuantum. Strategi tersebut mengimplementasikan algoritme dalam interaksi kuantum alami untuk memproses berbagai masalah dunia nyata lebih cepat daripada yang dapat dilakukan komputer klasik atau komputer kuantum berbasis gerbang konvensional, kata lab tersebut.

“Temuan kami menghilangkan banyak persyaratan yang menantang untuk perangkat keras kuantum,” kata Nikolai Sinitsyn, fisikawan teoretis di Laboratorium Nasional Los Alamos. Dia adalah rekan penulis a kertas tentang pendekatan dalam jurnal Physical Review A. “Sistem alami, seperti putaran elektronik cacat pada intan, memiliki jenis interaksi yang tepat yang dibutuhkan untuk proses komputasi kita.”

Sinitsyn mengatakan tim berharap dapat berkolaborasi dengan fisikawan eksperimental di Los Alamos untuk mendemonstrasikan pendekatan mereka menggunakan atom ultra dingin. Teknologi modern dalam atom ultracold cukup maju untuk menunjukkan perhitungan seperti itu dengan sekitar 40 hingga 60 qubit, katanya, yang cukup untuk memecahkan banyak masalah yang saat ini tidak dapat diakses oleh perhitungan klasik, atau biner. Qubit adalah unit dasar informasi kuantum, analog dengan bit dalam komputasi klasik yang sudah dikenal.

Alih-alih menyiapkan sistem gerbang logika yang kompleks di antara sejumlah qubit yang semuanya harus berbagi keterikatan kuantum, strategi baru menggunakan medan magnet sederhana untuk memutar qubit, seperti putaran elektron, dalam sistem alami. Evolusi yang tepat dari keadaan putaran adalah semua yang diperlukan untuk mengimplementasikan algoritme. Sinitsyn mengatakan pendekatan tersebut dapat digunakan untuk memecahkan banyak masalah praktis yang diajukan untuk komputer kuantum.

Komputasi kuantum tetap menjadi bidang baru yang cacat karena kesulitan menghubungkan qubit dalam rangkaian panjang gerbang logika dan mempertahankan keterikatan kuantum yang diperlukan untuk perhitungan. Keterikatan rusak dalam proses yang dikenal sebagai dekoherensi, karena qubit yang terjerat mulai berinteraksi dengan dunia di luar sistem kuantum komputer, menimbulkan kesalahan. Itu terjadi dengan cepat, membatasi waktu perhitungan. Koreksi kesalahan sejati belum diterapkan pada perangkat keras kuantum.

Los Alamos Melaporkan Pendekatan Perangkat Keras Menawarkan Paradigma Komputasi Kuantum Baru - Komputasi Berkinerja Tinggi Analisis Berita | di dalam Kecerdasan Data PlatoBlockchain HPC. Pencarian Vertikal. Ai.Pendekatan baru bergantung pada keterikatan alami daripada induksi, sehingga membutuhkan lebih sedikit koneksi antar qubit. Itu mengurangi dampak dekoherensi. Jadi, qubit hidup relatif lama, kata Sinitsyn.

Makalah teoretis tim Los Alamos menunjukkan bagaimana pendekatan tersebut dapat memecahkan masalah pembagian angka menggunakan algoritme Grover lebih cepat daripada komputer kuantum yang ada. Sebagai salah satu algoritme kuantum yang paling terkenal, ini memungkinkan pencarian kumpulan data besar yang tidak terstruktur yang melahap sumber daya komputasi konvensional. Misalnya, kata Sinitsyn, algoritme Grover dapat digunakan untuk membagi runtime tugas secara merata di antara dua komputer, sehingga mereka selesai pada waktu yang sama, bersamaan dengan pekerjaan praktis lainnya. Algoritme ini sangat cocok untuk komputer kuantum yang diidealkan dan dikoreksi kesalahan, meskipun sulit untuk diterapkan pada mesin rawan kesalahan saat ini.

Komputer kuantum dibuat untuk melakukan komputasi jauh lebih cepat daripada yang dapat dilakukan oleh perangkat klasik mana pun, tetapi sejauh ini sangat sulit untuk diwujudkan, kata Sinitsyn. Komputer kuantum konvensional mengimplementasikan sirkuit kuantum - urutan operasi dasar dengan pasangan qubit yang berbeda.

Ahli teori Los Alamos mengusulkan alternatif yang menarik.

“Kami memperhatikan bahwa untuk banyak masalah komputasi yang terkenal, cukup memiliki sistem kuantum dengan interaksi elementer, di mana hanya satu putaran kuantum — dapat direalisasikan dengan dua qubit — berinteraksi dengan qubit komputasi lainnya,” kata Sinitsyn. “Kemudian satu pulsa magnetik yang bekerja hanya pada putaran pusat mengimplementasikan bagian paling kompleks dari algoritme kuantum Grover.” Disebut oracle Grover, operasi kuantum ini menunjuk ke solusi yang diinginkan.

“Tidak ada interaksi langsung antara qubit komputasional dan tidak ada interaksi yang bergantung pada waktu dengan putaran pusat yang diperlukan dalam prosesnya,” katanya. Setelah kopling statis antara putaran pusat dan qubit ditetapkan, seluruh perhitungan hanya terdiri dari penerapan pulsa medan eksternal bergantung waktu sederhana yang memutar putaran, katanya.

Yang penting, tim membuktikan bahwa operasi semacam itu dapat dilakukan dengan cepat. Tim juga menemukan bahwa pendekatan mereka dilindungi secara topologi. Artinya, ini kuat terhadap banyak kesalahan dalam ketepatan bidang kontrol dan parameter fisik lainnya bahkan tanpa koreksi kesalahan kuantum.

Makalah: "Oracle Grover yang dilindungi secara topologi untuk masalah partisi." Tinjauan Fisik A. https://journals.aps.org/pra/abstract/10.1103/PhysRevA.108.022412

Pendanaan: Kantor Sains Departemen Energi, Kantor Riset Komputasi Ilmiah Lanjut dan Laboratorium Mengarahkan program Penelitian dan Pengembangan di Laboratorium Nasional Los Alamos.

Stempel Waktu:

Lebih dari Di dalam HPC