Gokul Subraman Ravi
Gokul Subraman Ravi zaczął jego CIFelowship we wrześniu 2020 po uzyskaniu stopnia doktora (koncentracja na architekturze komputerów) na Wydziale im Uniwersytet Wisconsin-Madison w sierpniu 2020. Gokul jest obecnie w University of Chicago pracuje nad obliczeniami kwantowymi z Fryderyk Chong, Profesor Seymour Goodman Informatyki. Linkowane są jego blogi wariacyjne algorytmy kwantowe i przynosząc więcej klasycznych architektów komputerowych do świata kwantowego. Gokul jest obecnie na akademickim rynku pracy 2022-23.
Pozostała część tego postu została napisana przez Gokula Raviego
Bieżący projekt
Obliczenia kwantowe to przełomowy paradygmat technologiczny, który może zrewolucjonizować informatykę, a tym samym świat. W ciągu trzech dekad obietnica komputerów kwantowych stopniowo rosła w siłę dzięki teoretycznym postępom w algorytmach i eksperymentalnym postępom w technologii urządzeń, które często są realizowane w izolacji.
Jednak w miarę jak urządzenia kwantowe przekształcają się z ciekawostek laboratoryjnych w rzeczywistość techniczną, niezwykle ważne jest zbudowanie ekosystemu obliczeniowego, który powinien aktywnie zwiększać podstawowe, ograniczone możliwości krótkoterminowe (NISQ: Noisy Intermediate Scale Quantum) i długoterminowe (FT: Fault Tolerant) maszyn kwantowych, w sposób dobrze zorientowany w potrzebach docelowych aplikacji kwantowych. Architekci komputerowi są szczególnie krytyczni w tym przedsięwzięciu, ponieważ są biegli w wypełnianiu luki informacyjnej między różnymi warstwami stosu obliczeniowego i stopniowo gromadzą doświadczenie w budowaniu ściśle ograniczonych, wysoce zoptymalizowanych systemów – jest to nieocenione dla przyszłości obliczeń kwantowych.
Jako architekt komputerów kwantowych przeszkolony zarówno w zakresie obliczeń kwantowych, jak i klasycznych, moje badania podoktoranckie koncentrowały się na budowaniu hybrydowego ekosystemu obliczeń kwantowo-klasycznych w celu uzyskania praktycznej przewagi kwantowej. Wiązało się to z wykorzystaniem klasycznych zasad obliczeniowych zarówno w zakresie materiałów, jak i filozofii, co umożliwiło mi prowadzenie ekscytujących projektów kwantowych ukierunkowanych na: a) Adaptacyjne łagodzenie błędów i klasyczne wsparcie dla wariacyjnych algorytmów kwantowych (VAQEM, CAFQA i QISMET); b) Efektywne zarządzanie zasobami kwantowymi (Menedżer Q i Quancorde); oraz c) Skalowalne dekodowanie do kwantowej korekcji błędów (Kliknij).
Aby podkreślić CAFQA jako przykład: wariacyjne algorytmy kwantowe należą do najbardziej obiecujących zastosowań krótkoterminowej przewagi kwantowej i mają zastosowanie w różnych problemach, takich jak symulacja kwantowych układów wielociałowych. VQA polegają na iteracyjnej optymalizacji sparametryzowanego obwodu w odniesieniu do funkcji celu. Ponieważ maszyny kwantowe są hałaśliwymi i kosztownymi zasobami, konieczne jest klasyczne wybranie parametrów początkowych VQA tak, aby były jak najbardziej zbliżone do optymalnych, aby poprawić dokładność VQA i przyspieszyć ich zbieżność na dzisiejszych urządzeniach. W CAFQA te parametry początkowe są wybierane poprzez wydajne i skalowalne przeszukiwanie klasycznie symulowanej części przestrzeni kwantowej (znanej jako przestrzeń Clifforda) przy użyciu techniki wyszukiwania dyskretnego opartej na optymalizacji bayesowskiej.
Rezultat
Po pierwsze, projekty te wykazały znaczny wpływ ilościowy. W powyższym przykładzie inicjowanie VQA za pomocą CAFQA pozwala odzyskać aż 99.99% niedokładności utraconej we wcześniejszych, najnowocześniejszych, klasycznych podejściach do inicjalizacji. Jako inny przykład zaproponowaliśmy dekoder kriogeniczny do kwantowej korekcji błędów o nazwie Clique, który eliminuje 70-99+% przepustowości dekodowania z korekcją błędów (wejście i wyjście z lodówki rozcieńczającej) przy bardzo niskich kosztach sprzętowych. Nasze inne propozycje również przyniosły znaczną poprawę wierności kwantowej i ogólnej wydajności wykonania.
Po drugie, te kierunki badawcze otworzyły drzwi dla wielu nowatorskich pomysłów na styku komputerów kwantowych i klasycznych, potencjalnie poszerzając udział badaczy o zróżnicowanej wiedzy z zakresu klasycznych komputerów.
Dodatkowe badania
Inne obszary badań, które prowadzę, to: a) identyfikacja nowych docelowych zastosowań kwantowych, które skorzystają z klasycznego wsparcia; b) Badanie różnych technik ograniczania hałasu w różnych technologiach kwantowych; c) Próba dalszej redukcji wąskich gardeł kwantowo-klasycznej korekcji błędów; oraz d) Zarządzanie różnorodnym zestawem aplikacji i technologii w chmurze kwantowej.
