„Journal Club” IQT: Przewodnik dla laika po obliczeniach w zbiornikach kwantowych — informacje o technologii kwantowej

„Journal Club” IQT: Przewodnik dla laika po obliczeniach w zbiornikach kwantowych – informacje o technologii kwantowej

Znacznik czasu: 10 listopada 2023 6:30
W nowym artykule Nature Science Advances omówiono obliczenia zbiorników kwantowych i ich wpływ na procesy obliczeniowe. (IQT komputera)
By Kenny Hughes-Castleberry wysłano 10 listopada 2023 r

„Journal Club” IQT to cotygodniowa seria artykułów, w których omówiono najnowszy artykuł badawczy dotyczący technologii kwantowej i omówiono jego wpływ na ekosystem kwantowy.  

Sfera obliczeń kwantowych często brzmi, jakby została wyrwana prosto z kart science fiction, ale jest bardzo realna i szybko ewoluuje. W nowym Natura raporty naukowe artykuł, badacze z IBM Quantum i Centrum Badawcze Thomasa J. Watsona skupiają się obecnie na nowym aspekcie zwanym „przetwarzaniem zbiorników kwantowych”. Aby to zrozumieć, obraz ogromny zbiornik wody, w którym fale można wykorzystać do przewidzenia, co będzie dalej – tyle że w tym przypadku woda to kwantowy stan cząstek, a fale to dane.

Quantum Reservoir Computing to ekscytujący postęp w dziedzinie obliczeń kwantowych uczenie maszynowe, szczególnie przydatne do przewidywania sekwencji i wzorców w czasie, podobnie jak prognozowanie wzorców pogody lub trendów na giełdzie. Tradycyjne komputery mają trudności z tymi zadaniami, ponieważ są liniowe i uporządkowane, ale świat przyrody – jak np Giełda Papierów Wartościowych or pogoda – jest złożony i często chaotyczny.

To, co jest naprawdę innowacyjne w najnowszych osiągnięciach, to wykorzystanie „szumu” w systemie kwantowym. W życiu codziennym hałas jest zazwyczaj czymś, co staramy się ograniczyć lub wyeliminować. Jednak w świecie kwantowym szum ten można wykorzystać i kontrolować, aby pomóc w tworzeniu lepszych przewidywań. To tak, jakby zakłócenia w radiu mogły nagle powiedzieć Ci, jaka piosenka będzie odtwarzana jako następna.

Naukowcy opracowali sposób dostrajania tego szumu kwantowego, dostosowując go w celu poprawy przewidywań. Odbywa się to poprzez zaprogramowanie szumu w obwodach kwantowych – ścieżkach kontrolujących bity kwantowe, czyli kubity, które są podstawowymi jednostkami informacji w obliczeniach kwantowych. Dostrajając szum, naukowcy z IBM Quantum mogli zoptymalizować wydajność systemu kwantowego.

Co więcej, badacze znaleźli sposoby na uproszczenie tych układów kwantowych. Zmniejszyli liczbę potrzebnych kubitów i złożoność ich połączeń (splątanie), dzięki czemu systemy są łatwiejsze w zarządzaniu i potencjalnie bardziej niezawodne.

Wpływ postępów w obliczaniu zbiorników kwantowych jest już obiecujący. Wykorzystując pojedynczy model szumu i mniejszą pamięć, naukowcy osiągnęli imponujące wyniki w symulowaniu złożonych systemów. Jednym z podanych przykładów jest System Mackey-Glass, który jest modelem matematycznym używanym do opisu złożonych układów, takich jak oscylacje biologiczne. Naukowcy byli w stanie przewidzieć jego zachowanie 100 kroków do przodu w tak zwanym reżimie chaotycznym, co stanowiło poważne wyzwanie ze względu na nieprzewidywalną naturę systemu.

Mówiąc laikiem, przypomina to zaglądanie do bardzo skomplikowanej kryształowej kuli i dokładne przewidywanie wydarzeń w odległej przyszłości. Dla branży obliczeń kwantowych postępy te mogą oznaczać szybsze, wydajniejsze i dokładniejsze przewidywania w dowolnym zakresie, od prognoz pogody po analizę finansową i nie tylko. To intrygujące spojrzenie w przyszłość, w której nasze komputery mogłyby myśleć bardziej tak jak my: akceptować chaos i złożoność, a nie być pomieszane.

Kenna Hughes-Castleberry jest autorką w Inside Quantum Technology i komunikatorem naukowym w JILA (w ramach partnerstwa pomiędzy University of Colorado Boulder i NIST). Jej twórczość obejmuje głębokie technologie, obliczenia kwantowe i sztuczną inteligencję. Jej prace publikowano w „Scientific American”, „Discover Magazine”, „New Scientist”, „Ars Technica” i nie tylko.

Znak czasu:

Więcej z Wewnątrz technologii kwantowej