Gokul Subramanian Ravi
Gokul Subramanian Ravi začel svoje CIFellowship septembra 2020 po doktoratu (osredotočen na računalniško arhitekturo) pri Univerza Wisconsin-Madison avgusta 2020. Gokul je trenutno na University of Chicago ki se ukvarja s kvantnim računalništvom Frederic Chong, Seymour Goodman profesor računalništva. Povezani so njegovi blogi na variacijski kvantni algoritmi in prinaša več klasične računalniške arhitekte v kvantni svet. Gokul je trenutno na akademskem trgu dela 2022-23.
Preostanek te objave je napisal Gokul Ravi
Trenutni projekt
Kvantno računalništvo je prelomna tehnološka paradigma, ki lahko revolucionira računalništvo in s tem svet. V treh desetletjih je obljuba kvantnega računalništva postopoma postajala močnejša s teoretičnim napredkom algoritmov in eksperimentalnim napredkom tehnologije naprav, ki sta se pogosto izvajala ločeno.
Ker pa se kvantne naprave spreminjajo iz laboratorijske radovednosti v tehnično resničnost, je ključnega pomena zgraditi računalniški ekosistem, ki bi moral aktivno krepiti temeljne, omejene zmogljivosti kratkoročnih (NISQ: Noisy Intermediate Scale Quantum) in dolgoročnih (FT: Fault Tolerant) kvantnih strojev, na način, ki je dobro seznanjen s potrebami ciljnih kvantnih aplikacij. Računalniški arhitekti so še posebej kritični do tega prizadevanja, saj so spretni pri premoščanju informacijske vrzeli med različnimi plastmi računalniškega sklada in so postopoma nabrali strokovno znanje pri gradnji strogo omejenih visoko optimiziranih sistemov – to je neprecenljivo za prihodnost kvantnega računalništva.
Kot arhitekt kvantnega računalnika, usposobljen za kvantno in klasično računalništvo, se je moja podoktorska raziskava osredotočila na izgradnjo hibridnega kvantno-klasičnega računalniškega ekosistema za praktično kvantno prednost. To je vključevalo uporabo klasičnih računalniških principov tako v materialu kot v filozofiji, kar mi je omogočilo vodenje vznemirljivih kvantnih projektov, ki ciljajo na: a) Prilagodljivo zmanjšanje napak in klasično podporo za variacijske kvantne algoritme (VAQEM, CAFQA in QISMET); b) Učinkovito upravljanje s kvantnimi viri (QManager in Quancorde); in c) razširljivo dekodiranje za kvantno popravljanje napak (Kliknite).
Če poudarimo CAFQA kot primer: variacijski kvantni algoritmi so med najbolj obetavnimi aplikacijami za kratkoročno kvantno prednost in se uporabljajo pri različnih problemih, kot je simulacija kvantnih sistemov več teles. VQA temeljijo na iterativni optimizaciji parametriranega vezja glede na ciljno funkcijo. Ker so kvantni stroji hrupni in dragi viri, je nujno klasično izbrati začetne parametre VQA, da bodo čim bližje optimalnim, da izboljšamo natančnost VQA in pospešimo njihovo konvergenco na današnjih napravah. V CAFQA so ti začetni parametri izbrani z učinkovitim in razširljivim iskanjem skozi klasično simulabilen del kvantnega prostora (znan kot Cliffordov prostor) z uporabo tehnike diskretnega iskanja, ki temelji na Bayesovi optimizaciji.
vpliv
Prvič, ti projekti so pokazali pomemben kvantitativni učinek. V zgornjem primeru inicializacija VQA s CAFQA povrne kar 99.99 % izgubljene netočnosti v prejšnjih najsodobnejših klasičnih pristopih inicializacije. Kot drug primer smo predlagali kriogeni dekoder za kvantno odpravljanje napak, imenovan Clique, ki odpravlja 70–99+ % pasovne širine dekodiranja odpravljanja napak (v hladilniku za redčenje in iz njega) pri zelo nizkih stroških strojne opreme. Tudi naši drugi predlogi so povzročili bistvene izboljšave kvantne natančnosti in splošne učinkovitosti izvajanja.
Drugič, te raziskovalne smeri so odprle vrata za vrsto novih idej na stičišču kvantnega in klasičnega računalništva, kar bi lahko povečalo sodelovanje raziskovalcev z raznolikim strokovnim znanjem o klasičnem računalništvu.
Dodatne raziskave
Druga področja raziskav, ki jih opravljam, vključujejo: a) Identificiranje novih ciljnih kvantnih aplikacij, ki bodo imele koristi od klasične podpore; b) Raziskovanje različnih tehnik blažitve hrupa na različnih kvantnih tehnologijah; c) poskus nadaljnjega zmanjšanja kvantno-klasičnih ozkih grl pri odpravljanju napak; in d) Upravljanje raznolikega nabora aplikacij in tehnologije v kvantnem oblaku.
