Gokul Subramanian Ravi
Gokul Subramanian Ravi a început al lui CIFfellowship în septembrie 2020, după ce și-a luat doctoratul (concentrat pe arhitectura computerelor) de la Universitatea din Wisconsin-Madison în august 2020. Gokul este în prezent la Universitatea din Chicago lucrând la calculul cuantic cu Frederic Chong, Profesor Seymour Goodman de Informatică. Link sunt blogurile lui de pe algoritmi cuantici variaționali si aducand mai mult arhitecții clasici de calculatoare în lumea cuantică. Gokul se află în prezent pe piața muncii academică 2022-23.
Restul acestei postări este scris de Gokul Ravi
Proiectul actual
Calculul cuantic este o paradigmă tehnologică disruptivă, cu potențialul de a revoluționa computerul și, prin urmare, lumea. De-a lungul a trei decenii, promisiunea calculului cuantic a devenit treptat mai puternică prin progrese teoretice în algoritmi și progrese experimentale în tehnologia dispozitivelor, ambele urmărite adesea izolat.
Dar, pe măsură ce dispozitivele cuantice se transformă din curiozitatea de laborator în realitate tehnică, este vital să se construiască un ecosistem de calcul care ar trebui să îmbunătățească în mod activ capacitățile fundamentale, limitate, pe termen scurt (NISQ: Noisy Intermediate Scale Quantum) și pe termen lung (FT: Fault Tolerant) mașini cuantice, într-un mod bine familiarizat cu nevoile aplicațiilor cuantice țintă. Arhitecții de calculatoare sunt deosebit de critici pentru acest demers, deoarece sunt adepți în a reduce decalajul de informații dintre diferitele straturi ale stivei de calcul și au acumulat treptat experiență în construirea de sisteme strâns optimizate - acest lucru este de neprețuit pentru viitorul calculului cuantic.
În calitate de arhitect de calculatoare cuantice, pregătit atât în calculul cuantic, cât și în cel clasic, cercetarea mea postdoctorală s-a concentrat pe construirea unui ecosistem de calcul hibrid cuantic-clasic pentru un avantaj cuantic practic. Acest lucru a implicat valorificarea principiilor de calcul clasice atât în materie, cât și în filosofie, permițându-mi să conduc proiecte cuantice interesante care vizează: a) Atenuarea adaptivă a erorilor și suportul clasic pentru algoritmii cuantici variaționali (VAQEM, CAFQA și QISMET); b) Gestionarea eficientă a resurselor cuantice (QManager și Quancorde); și c) decodificare scalabilă pentru corectarea erorilor cuantice (Clic).
Pentru a evidenția CAFQA ca exemplu: algoritmii cuantici variaționali sunt printre cele mai promițătoare aplicații pentru avantajul cuantic pe termen scurt și au aplicații într-o varietate de probleme, cum ar fi simularea sistemelor cuantice cu mai multe corpuri. VQA se bazează pe optimizarea iterativă a unui circuit parametrizat în raport cu o funcție obiectiv. Deoarece mașinile cuantice sunt resurse zgomotoase și costisitoare, este imperativ să alegeți în mod clasic parametrii inițiali ai unui VQA să fie cât mai aproape de optimi, pentru a îmbunătăți acuratețea VQA și pentru a accelera convergența lor pe dispozitivele actuale. În CAFQA, acești parametri inițiali sunt aleși prin căutarea eficientă și scalabilă prin porțiunea clasică simulabilă a spațiului cuantic (cunoscut sub numele de spațiu Clifford) prin utilizarea unei tehnici de căutare discretă bazată pe optimizarea bayesiană.
Impactul
În primul rând, aceste proiecte au demonstrat un impact cantitativ semnificativ. În exemplul de mai sus, inițializarea VQA-urilor cu CAFQA recuperează până la 99.99% din inexactitatea pierdută în abordările de inițializare clasice de ultimă generație. Ca un alt exemplu, am propus un decodor criogenic pentru corectarea erorilor cuantice numit Clique, care elimină 70-99+% din lățimea de bandă de decodare a corecției erorilor (în și în afara frigiderului de diluare) la un cost hardware foarte mic. Celelalte propuneri ale noastre au produs, de asemenea, îmbunătățiri substanțiale ale fidelității cuantice și ale eficienței generale a execuției.
În al doilea rând, aceste direcții de cercetare au deschis porți pentru o varietate de idei noi la intersecția calculului cuantic și clasic, lărgând potențial participarea cercetătorilor cu expertiză variată în calcul clasic.
Cercetare suplimentară
Alte domenii de cercetare pe care le urmăresc includ: a) Identificarea de noi aplicații cuantice țintă care vor beneficia de suport clasic; b) Explorarea unei varietăți de tehnici de atenuare a zgomotului pe diferite tehnologii cuantice; c) Încercarea de a reduce în continuare blocajele clasice-cuantice de corectare a erorilor; și d) gestionarea unui set divers de aplicații și tehnologie în cloud cuantic.
