Gokul Subramanian Ravi
Gokul Subramanian Ravi begynte hans CIFellowship i september 2020 etter å ha mottatt sin doktorgrad (fokusert på dataarkitektur) fra University of Wisconsin-Madison i august 2020. Gokul er for tiden på University of Chicago jobber med kvanteberegning med Frederic Chong, Seymour Goodman professor i informatikk. Linket er hans blogger på variasjonskvantealgoritmer og ta med mer klassiske dataarkitekter inn i kvanteverdenen. Gokul er for tiden på det akademiske arbeidsmarkedet for 2022-23.
Resten av dette innlegget er skrevet av Gokul Ravi
Nåværende prosjekt
Kvantedatabehandling er et forstyrrende teknologisk paradigme med potensial til å revolusjonere databehandling, og dermed også verden. I løpet av tre tiår har løftet om kvantedatabehandling gradvis vokst seg sterkere gjennom teoretiske fremskritt innen algoritmer og eksperimentelle fremskritt innen enhetsteknologi, begge ofte forfulgt isolert.
Men ettersom kvanteenheter forvandles fra lab-nysgjerrighet til teknisk virkelighet, er det viktig å bygge et databehandlingsøkosystem som aktivt bør forbedre de grunnleggende, begrensede egenskapene til kortsiktig (NISQ: Noisy Intermediate Scale Quantum) og langsiktig (FT: Fault Tolerant) kvantemaskiner, på en måte som er godt kjent med behovene til målkvanteapplikasjoner. Dataarkitekter er spesielt kritiske til denne bestrebelsen, da de er dyktige til å bygge bro over informasjonsgapet mellom de forskjellige lagene i datastabelen og har gradvis akkumulert ekspertise i å bygge tett begrensede svært optimaliserte systemer – dette er uvurderlig for fremtiden til kvantedatabehandling.
Som en kvantedatamaskinarkitekt utdannet i både kvante- og klassisk databehandling, har min postdoktorale forskning fokusert på å bygge et hybrid kvante-klassisk databehandlingsøkosystem for praktisk kvantefordel. Dette har involvert utnyttelse av klassiske dataprinsipper i både materiale og filosofi, noe som har gjort meg i stand til å lede spennende kvanteprosjekter rettet mot: a) Adaptiv feilreduksjon og klassisk støtte for variasjonskvantealgoritmer (VAQEM, CAFQA og QISMET); b) Effektiv kvanteressursforvaltning (QManager og Quancorde); og c) Skalerbar dekoding for kvantefeilkorreksjon (Klikk).
For å fremheve CAFQA som et eksempel: Variasjonelle kvantealgoritmer er blant de mest lovende applikasjonene for kortsiktige kvantefordeler og har anvendelse i en rekke problemer som simulering av kvantemangekroppssystemer. VQAer er avhengige av iterativ optimalisering av en parameterisert krets med hensyn til en objektiv funksjon. Siden kvantemaskiner er støyende og dyre ressurser, er det viktig å klassisk velge en VQAs initiale parametere for å være så nær optimale som mulig, for å forbedre VQA-nøyaktigheten og akselerere deres konvergens på dagens enheter. I CAFQA velges disse innledende parametrene ved å søke effektivt og skalerbart gjennom den klassisk simulerbare delen av kvanterommet (kjent som Clifford-rommet) ved å bruke en Bayesian Optimization-basert diskret søketeknikk.
Påvirkning
For det første har disse prosjektene vist betydelig kvantitativ effekt. I eksemplet ovenfra gjenoppretter initialisering av VQAer med CAFQA så mye som 99.99 % av unøyaktigheten som har gått tapt i tidligere toppmoderne klassiske initialiseringstilnærminger. Som et annet eksempel foreslo vi en kryogen dekoder for kvantefeilkorreksjon kalt Clique, som eliminerer 70-99+% av feilkorrigeringsdekodingsbåndbredden (inn og ut av fortynningskjøleskapet) til svært lave maskinvarekostnader. Våre andre forslag har også gitt betydelige forbedringer av kvantetroskap og generell utførelseseffektivitet.
For det andre har disse forskningsretningene åpnet dører for en rekke nye ideer i skjæringspunktet mellom kvante- og klassisk databehandling, og potensielt utvidet deltakelsen fra forskere med mangfoldig klassisk databehandlingsekspertise.
Ytterligere forskning
Andre forskningsområder jeg forfølger inkluderer: a) Identifisering av nye målkvanteapplikasjoner som vil dra nytte av klassisk støtte; b) Utforske en rekke støydempingsteknikker på forskjellige kvanteteknologier; c) Prøve å ytterligere redusere feilkorreksjon kvanteklassiske flaskehalser; og d) Administrere et mangfoldig sett med applikasjoner og teknologi i kvanteskyen.
