«Клуб журналов» IQT: Руководство для непрофессионалов по квантовым резервуарным вычислениям

Переиздано Платоном

Читают: 0

В новой статье Nature Science Advances рассматриваются квантовые резервуарные вычисления и их влияние на вычислительные процессы. (ПК ИКТ)

By Кенна Хьюз-Кастлберри опубликовано 10 ноя 2023

«Journal Club» IQT — это еженедельная серия статей, в которой анализируются недавние исследования в области квантовых технологий и обсуждается их влияние на квантовую экосистему.

Сфера квантовых вычислений часто звучит так, будто она сорвана прямо со страниц научной фантастики, но она вполне реальна и быстро развивается. В новом Природа Научные доклады газета, исследователи из IBM Quantum и Исследовательский центр Томаса Дж. Уотсона сейчас сосредоточились на новом аспекте под названием «Квантовые резервуарные вычисления». Чтобы понять это, картина огромный резервуар воды, волны которого можно использовать для предсказания того, что произойдет дальше — только в этом случае вода — это квантовое состояние частиц, а волны — это данные.

Квантовые резервуарные вычисления — это впечатляющее достижение в области квантовых вычислений. обучение с помощью машины, особенно подходит для прогнозирования последовательностей и закономерностей во времени, во многом аналогично прогнозированию погодных условий или тенденций фондового рынка. Традиционные компьютеры с трудом справляются с этими задачами, потому что они линейны и упорядочены, но мир природы, как и фондовый рынок or погода – сложна и часто хаотична.

Что действительно инновационно в последних разработках, так это использование «шума» внутри квантовой системы. В повседневной жизни мы обычно пытаемся уменьшить или устранить шум. Однако в квантовом мире этот шум можно использовать и контролировать, чтобы делать более точные прогнозы. Это как если бы помехи на вашем радио могли внезапно подсказать вам, какая песня будет играть следующей.

Ученые разработали способ настроить этот квантовый шум, корректируя его для улучшения прогнозов. Это делается путем программирования шума в квантовых схемах — путях, которые управляют квантовыми битами или кубитами, которые являются основными информационными единицами в квантовых вычислениях. Путем точной настройки шума исследователи IBM Quantum смогли оптимизировать производительность квантовой системы.

Более того, исследователи нашли способы упростить эти квантовые системы. Они уменьшили количество необходимых кубитов и сложность их связей (запутывания), что делает системы более простыми в управлении и потенциально более надежными.

Влияние этих достижений в области квантовых резервуарных вычислений уже многообещающе. Используя единую модель шума и меньший объем памяти, ученые добились впечатляющих результатов при моделировании сложных систем. Одним из приведенных примеров является Система Макки-Гласса, которая представляет собой математическую модель, используемую для описания сложных систем, таких как биологические колебания. Исследователи смогли предсказать ее поведение на 100 шагов вперед в так называемом хаотическом режиме, что является серьезной проблемой из-за непредсказуемой природы системы.

С точки зрения непрофессионала, это похоже на заглядывание в очень сложный хрустальный шар и точное предвидение событий в далеком будущем. Для индустрии квантовых вычислений эти достижения могут означать более быстрые, эффективные и точные прогнозы для чего угодно — от прогноза погоды до финансового анализа и т. д. Это интригующий взгляд на будущее, в котором наши компьютеры смогут думать так же, как мы: воспринимать хаос и сложность, а не сбиваться с толку.

Кенна Хьюз-Каслберри — штатный автор журнала Inside Quantum Technology и научный коммуникатор в JILA (партнерство Университета Колорадо в Боулдере и NIST). Среди ее писательских направлений — глубокие технологии, квантовые вычисления и искусственный интеллект. Ее работы публиковались в журналах Scientific American, Discover Magazine, New Scientist, Ars Technica и других изданиях.