“Câu lạc bộ tạp chí” của IQT: Hướng dẫn dành cho người không chuyên về máy tính lượng tử – Công nghệ lượng tử bên trong

“Câu lạc bộ tạp chí” của IQT là loạt bài viết hàng tuần trình bày một bài nghiên cứu công nghệ lượng tử gần đây và thảo luận về tác động của nó đối với hệ sinh thái lượng tử.  

Lĩnh vực điện toán lượng tử nghe có vẻ giống như bước ra từ những trang truyện khoa học viễn tưởng, nhưng nó rất thực tế và đang phát triển nhanh chóng. Trong một cái mới Báo cáo khoa học tự nhiên bài báo, các nhà nghiên cứu tại Lượng tử IBM và Trung tâm Nghiên cứu Thomas J. Watson hiện đang tập trung vào một khía cạnh mới gọi là “Điện toán hồ chứa lượng tử”. Để hiểu điều này, hình ảnh một hồ chứa nước rộng lớn nơi sóng có thể được sử dụng để dự đoán điều gì sẽ xảy ra tiếp theo - chỉ có điều, trong trường hợp này, nước là trạng thái lượng tử của các hạt và sóng là dữ liệu.

Điện toán lượng tử là một tiến bộ thú vị trong lĩnh vực lượng tử học máy, đặc biệt phù hợp để dự đoán trình tự và kiểu mẫu theo thời gian, giống như dự báo kiểu thời tiết hoặc xu hướng thị trường chứng khoán. Máy tính truyền thống gặp khó khăn với những nhiệm vụ này vì chúng tuyến tính và có trật tự, nhưng thế giới tự nhiên – giống như thị trường chứng khoán or thời tiết – phức tạp và thường hỗn loạn.

Điều thực sự đổi mới trong những phát triển mới nhất là việc sử dụng “nhiễu” trong hệ lượng tử. Trong cuộc sống hàng ngày, tiếng ồn thường là thứ chúng ta cố gắng giảm thiểu hoặc loại bỏ. Tuy nhiên, trong thế giới lượng tử, tiếng ồn này có thể được khai thác và kiểm soát để giúp đưa ra những dự đoán tốt hơn. Cứ như thể sóng tĩnh trên đài của bạn có thể bất ngờ cho bạn biết bài hát nào sẽ phát tiếp theo.

Các nhà khoa học đã nghĩ ra cách điều chỉnh tiếng ồn lượng tử này, điều chỉnh nó để cải thiện các dự đoán. Điều này được thực hiện bằng cách lập trình nhiễu vào các mạch lượng tử – các đường dẫn điều khiển bit lượng tử hay qubit, là đơn vị thông tin cơ bản trong điện toán lượng tử. Bằng cách tinh chỉnh tiếng ồn, các nhà nghiên cứu Lượng tử của IBM có thể tối ưu hóa hiệu suất của hệ thống lượng tử.

Hơn nữa, các nhà nghiên cứu đã tìm ra cách đơn giản hóa các hệ lượng tử này. Họ đã giảm số lượng qubit cần thiết và độ phức tạp của các kết nối (sự vướng víu), giúp hệ thống dễ quản lý hơn và có khả năng mạnh mẽ hơn.

Tác động của những tiến bộ về tính toán hồ chứa lượng tử này đã cho thấy nhiều hứa hẹn. Sử dụng một mô hình tiếng ồn duy nhất và bộ nhớ nhỏ hơn, các nhà khoa học đã đạt được kết quả ấn tượng trong việc mô phỏng các hệ thống phức tạp. Một ví dụ được đưa ra là Hệ thống Mackey-Glass, là một mô hình toán học được sử dụng để mô tả các hệ thống phức tạp như dao động sinh học. Các nhà nghiên cứu đã có thể dự đoán hành vi của nó trước 100 bước trong cái được gọi là chế độ hỗn loạn – một thách thức đáng kể do tính chất không thể đoán trước của hệ thống.

Theo cách nói thông thường, điều này giống như việc nhìn vào một quả cầu pha lê rất phức tạp và dự đoán chính xác các sự kiện trong tương lai. Đối với ngành điện toán lượng tử, những tiến bộ này có thể đồng nghĩa với việc dự đoán nhanh hơn, hiệu quả hơn và chính xác hơn cho mọi thứ, từ dự báo thời tiết đến phân tích tài chính và hơn thế nữa. Đó là một cái nhìn thoáng qua hấp dẫn về một tương lai nơi máy tính của chúng ta có thể suy nghĩ giống chúng ta hơn: chấp nhận sự hỗn loạn và phức tạp thay vì bị bối rối.

Kenna Hughes-Castleberry là biên tập viên của Inside Quantum Technology và Nhà truyền thông khoa học tại JILA (sự hợp tác giữa Đại học Colorado Boulder và NIST). Nhịp viết của cô ấy bao gồm công nghệ sâu, điện toán lượng tử và AI. Tác phẩm của cô đã được giới thiệu trên tạp chí Scientific American, Discover Magazine, New Scientist, Ars Technica, v.v.

• Phân phối nội dung và PR được hỗ trợ bởi SEO. Được khuếch đại ngay hôm nay.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Trao quyền cho chính mình. Truy cập Tại đây.
• PlatoAiStream. Thông minh Web3. Kiến thức khuếch đại. Truy cập Tại đây.
• Trung tâmESG. Than đá, công nghệ sạch, Năng lượng, Môi trường Hệ mặt trời, Quản lý chất thải. Truy cập Tại đây.
• PlatoSức khỏe. Tình báo thử nghiệm lâm sàng và công nghệ sinh học. Truy cập Tại đây.
• nguồn: https://www.insidequantumtechnology.com/news-archive/iqts-journal-club-a-laymans-guide-to-quantum-reservoir-computing/