'Quantum Memristor' นี้สามารถเปิดใช้งานคอมพิวเตอร์ควอนตัมเหมือนสมอง

วิธีการควอนตัมและ neuromorphic ทั้งคู่ถือสัญญาว่าจะเขียนใหม่โดยพื้นฐานวิธีที่เราทำการคำนวณ และตอนนี้พวกเขาได้ถูกรวมเข้าด้วยกันหลังจากที่นักวิจัยได้พัฒนา "quantum memristor" ซึ่งสามารถสร้างพื้นฐานของโครงข่ายประสาทควอนตัมได้

ในขณะที่กฎของมัวร์ ดูเหมือนว่าจะมีชีวิตอยู่ในนั้นลิมิts ของธรรมดา การคำนวณ กำลังเป็นที่ประจักษ์ และมีความสนใจเพิ่มมากขึ้นในการประมวลผลข้อมูลประเภทต่างๆ ที่อาจก้าวข้ามสิ่งกีดขวางบนถนนเหล่านี้ได้

ความเป็นไปได้ประการหนึ่งคือการคำนวณควอนตัม ซึ่งควบคุมคุณสมบัติของคอมพิวเตอร์ควอนตัมเพื่อให้ได้รับการประมวลผลแบบเอ็กซ์โปเนนเชียลในปัญหาเฉพาะบางอย่าง อีกทางเลือกหนึ่งคือการต่อชิปคอมพิวเตอร์ของเราใหม่เพื่อจำลองวิธีการทำงานของสมองที่เรียกว่า คอมพิวเตอร์ neuromorphic.

ทั้งสองแนวทางพยายามปรับปรุงในด้านที่แตกต่างกันมากของการคำนวณแบบเดิม และการผนึกกำลังระหว่างทั้งสองวิธีนี้ยังห่างไกลจากความชัดเจน แต่นั่นอาจจะเริ่มเปลี่ยนไปหลังจากนักวิจัยs แสดงให้เห็นองค์ประกอบ neuromorphic ตัวแรกที่สามารถประมวลผลข้อมูลควอนตัม

องค์ประกอบที่เป็นปัญหาเรียกว่า memristor a ชื่อ ที่ มาจากการรวมกันของหน่วยความจำและตัวต้านทาน อุปกรณ์เหล่านี้เปลี่ยนความต้านทานตามกระแสไหลed ผ่านพวกเขาในอดีตโดยพื้นฐานแล้วการจัดเก็บความทรงจำของสถานะก่อนหน้าของพวกเขา

ความสามารถนี้ดึงดูดความสนใจของวิศวกรเกี่ยวกับระบบประสาท เพราะมันเลียนแบบพฤติกรรมของไซแนปส์ทางชีววิทยา ซึ่งเป็นความเชื่อมโยงระหว่างเซลล์ประสาท ในสมอง—ซึ่งเปลี่ยนความแรงของการเชื่อมต่อขึ้นอยู่กับความถี่ที่พวกเขายิง มีงานวิจัยมากมายที่พยายามใช้เมมมิสเตอร์เพื่อสร้างคอมพิวเตอร์ที่เหมือนสมองมากขึ้น

นักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยเวียนนาได้นำแนวคิดนี้ไปอีกขั้นด้วยการพัฒนาส่วนประกอบที่แสดงพฤติกรรมเดียวกันขณะประมวลผลข้อมูลควอนตัม อุปกรณ์ใหม่มีอธิบายไว้ใน a กระดาษล่าสุดใน Photonics ธรรมชาติ.

ที่เรียกว่า "quantum memristor" ของพวกเขาถูกสร้างขึ้นโดยใช้เทคโนโลยีโฟโตนิกแบบบูรณาการ ซึ่งส่งโฟตอนไปรอบ ๆ ชิปซิลิกอนเพื่อประมวลผลข้อมูล แต่ในขณะที่โฟโตนิกชิพปกติจะทำการคำนวณแบบคลาสสิกเท่านั้น นักวิจัยได้ออกแบบed หนึ่งที่สามารถจัดการสถานะควอนตัมของโฟตอนที่ผ่านไปได้

การทำเช่นนี้พวกเขาเอาเปรียบed หลักการควอนตัมของการซ้อนทับ: แนวคิดที่ว่าระบบควอนตัมสามารถรวมกันได้มากกว่าหนึ่งสถานะพร้อมกัน พวกเขาทำเช่นนี้โดยให้โฟตอนมีสองเส้นทางและทำให้โฟตอนเดินทางไปทั้งสองทาง ในขณะเดียวกัน.

รูปแบบนี้เป็นพื้นฐานของ qubit ซึ่งเทียบเท่ากับควอนตัมของบิต ซึ่งสามารถใช้ในการเข้ารหัสข้อมูลได้ ในทำนองเดียวกัน บิตสามารถเป็น 0 หรือ 1 ได้ โฟตอนสามารถอยู่ในช่องสัญญาณแรกหรือช่องที่สอง หรือด้วยคุณสมบัติแปลก ๆ ของกลศาสตร์ควอนตัมในการซ้อนทับของทั้งสอง

ผู้วิจัยs ' นวัตกรรมที่สำคัญคือการจับคู่ระบบนี้กับวงจรพิเศษที่นับจำนวนโฟตอนที่เดินทางผ่านเส้นทางใดเส้นทางหนึ่งเป็นหลักและใช้สิ่งนี้เพื่อปรับความแรงของสัญญาณผ่านเส้นทางอื่น ผลลัพธ์ที่ได้คืออุปกรณ์ที่สามารถประมวลผลข้อมูลควอนตัมและแสดงพฤติกรรมที่จำได้

เพื่อแสดงศักยภาพของควอนตัมเมมริสเตอร์สำหรับงานคำนวณเชิงปฏิบัติ พวกเขาจึงสร้างแบบจำลองคอมพิวเตอร์ของส่วนประกอบและจำลองว่าจะเกิดอะไรขึ้นหากคุณร้อยองค์ประกอบเหล่านี้เข้าด้วยกัน พวกเขาสร้างโครงข่ายประสาทชนิดหนึ่งตามหลักการที่เรียกว่า การคำนวณอ่างเก็บน้ำซึ่งโดยพื้นฐานแล้วจะดึงข้อมูลเข้าสู่เครือข่ายขนาดใหญ่ที่มีการเชื่อมต่อคงที่ จากนั้นเพียงฝึกเลเยอร์การอ่านข้อมูลเพียงชั้นเดียวเพื่อตีความผลลัพธ์ของอ่างเก็บน้ำนี้

พบว่าระบบที่ประกอบด้วยเพียง 3 ของ memristor ควอนตัมของพวกเขาเรียนรู้ที่จะจำแนกตัวเลขที่เขียนด้วยลายมือด้วยความแม่นยำ 95 เปอร์เซ็นต์หลังจากการฝึกอบรมเพียง 1,000 ภาพ ผู้เขียนรายงานเอ็ดว่า บรรลุถึงแผนการคำนวณอ่างเก็บน้ำแบบคลาสสิกหลายแบบd ความแม่นยำที่แย่ลงด้วยทรัพยากรและข้อมูลการคำนวณที่มากขึ้น

ทีมงานยังแสดงให้เห็นว่าเครือข่ายของอุปกรณ์ของพวกเขาสามารถเรียนรู้ที่จะดำเนินการควอนตัมนอกเหนือจากอุปกรณ์แบบคลาสสิก พวกเขาฝึกอุปกรณ์เพื่อตรวจจับว่าระบบควอนตัมพันกันด้วยความแม่นยำ 98 เปอร์เซ็นต์หรือไม่

การคิด วิธีการใช้อุปกรณ์ที่ผสมผสานกระบวนทัศน์การคำนวณที่แตกต่างกันสองแบบนั้นจะต้องดำเนินการอย่างมาก แต่โครงข่ายประสาทควอนตัมอาจเป็นเครื่องมือใหม่ที่ทรงพลังใน กฎหลังมัวร์ ยุคของการคำนวณ

เครดิตภาพ: Equinox Graphics มหาวิทยาลัยเวียนนา

กำลังมองหาวิธีที่จะก้าวนำหน้าการเปลี่ยนแปลงอยู่ใช่ไหม? คิดใหม่ในสิ่งที่เป็นไปได้  เข้าร่วมกลุ่มผู้บริหาร 80 คนที่ได้รับการดูแลจัดการอย่างดีสำหรับโปรแกรม Executive Program (EP) ระดับเรือธงของ Singularity ซึ่งเป็นโปรแกรมการเปลี่ยนแปลงความเป็นผู้นำที่ใช้เวลา XNUMX วันอย่างเต็มที่ ซึ่งจะขัดขวางวิธีคิดที่มีอยู่ ค้นพบแนวความคิด ชุดเครื่องมือ และเครือข่ายใหม่ของเพื่อนนักอนาคตที่มุ่งมั่นที่จะค้นหาแนวทางแก้ไขเพื่อการเปลี่ยนแปลงที่รวดเร็วในโลก คลิกที่นี่เพื่อเรียนรู้เพิ่มเติมและสมัครวันนี้!

• คอยน์สมาร์ท การแลกเปลี่ยน Bitcoin และ Crypto ที่ดีที่สุดในยุโรป
• เพลโตบล็อคเชน Web3 Metaverse ข่าวกรอง ขยายความรู้. เข้าฟรี
• คริปโตฮอว์ก เรดาร์ Altcoin ทดลองฟรี.
• ที่มา: https://singularityhub.com/2022/04/04/quantum-memristor-could-enable-quantum-neuromorphic-computing/