onko kvanttitietokoneiden käytännön käyttö ulottuvilla?
2024-10-05
한어Русский языкEnglishFrançaisIndonesianSanskrit日本語DeutschPortuguêsΕλληνικάespañolItalianoSuomalainenLatina
reference news network raportoi 5. lokakuuta, että brittiläisellä "new scientist" -viikkosivustolla 30. syyskuuta julkaistun raportin mukaan jotkut viimeaikaiset kokeet osoittavat, että tutkijat voivat pystyä kehittämään hyödyllisen kvanttitietokoneen jo vuonna 2029.
raportin mukaan tutkijat sanoivat, että nämä viimeisimmät kokeet ovat keskeinen virstanpylväs ja merkki siitä, että olemme siirtymässä uuteen aikakauteen. "yhtäkkiä todella hyödylliset laitteet näyttävät olevan käsillä enemmän kuin koskaan ennen", sanoo jamie vicari cambridgen yliopistosta isossa-britanniassa.
viimeisen vuosikymmenen aikana kvanttilaskentayritykset ovat keskittyneet enimmäkseen yhä suurempien laitteiden rakentamiseen ja lisänneet asteittain kubittien määrää järjestelmässä. kubitit ovat kvanttitiedon perusyksiköitä, jotka toteutuvat fysikaalisten järjestelmien, kuten elektronien spinin tai fotonipolarisaation, kautta. mutta kubitit ovat alttiita virheille, eivätkä ne voi luotettavasti suorittaa todellisessa maailmassa käytettyjä algoritmeja.
nyt yritykset näyttävät kiinnittävän huomionsa virheellisten kubittien, jotka tunnetaan nimellä logiikkakubitit, rakentamiseen. nämä fyysiset kubitit voivat vähentää virheet riittävän alhaisille tasoille suorittamaan todellisen maailman mukaisia algoritmeja.
"tämä merkitsee nollausta ja uutta vertailukohtaa kaikelle kvanttilaskentaan liittyvälle", vicari sanoi "se on jännittävää, koska tämä on hetki, jolloin kvanttitietokoneet alkavat tulla hyödyllisiksi."
elokuussa googlen tutkijat julkaisivat paperin, joka osoittaa, että kun loogisia kubitteja rakennetaan lisäämällä fyysisiä kubitteja tietokoneeseen, virheet eivät mene lumipalloon käsistä, vaan ylittävät kynnyksen. hyppyn jälkeen virheet periaatteessa vähenevät järjestelmän skaalautuessa. ajatuksena on jakaa tiedot kubittien kesken, joten jos virhe tapahtuu yhdessä kubitissa, se ei vaikuta kokonaislaskentaan.
dan brown university college londonista sanoi: "ihanteellinen tilanne olisi vähentää virhetasoa entisestään ja parantaa kubittien laatua samalla kun skaalautuu. näiden asioiden suorittaminen samanaikaisesti on erittäin vaikeaa, mutta se, mikä saa minut optimistiseksi, on se, että googlen kokeilu todiste siitä, että he yrittävät."
roberto bondesan lontoon imperial collegesta sanoi kuitenkin, että googlen työhön ei liity laskelmien suorittamista kubittien avulla - sen sijaan tutkijat osoittivat, että nämä kubitit voivat toimia muistina.
toinen microsoftin ja kvanttilaskentaa käynnistävän quantitative quantum computingin tutkijoiden syyskuussa julkaisema tutkimus yhdisti virheenkorjauskubitit ja laskennan. tiimi määritti erilaisia kubittien yhdistelmiä, luoden neljä loogista kubittia ja suoritti sitten järjestelmän peruslogiikkatoimintoja, kuten kubitin arvon muuttamisen positiivisesta negatiiviseksi.
"heillä on vähemmän virheenkorjauskierroksia, joten niiden kvanttimuistilla on lyhyempi stabilointiaika, mutta sitä voidaan käyttää myös joidenkin laskelmien tekemiseen", bondesan sanoi.
microsoftin tutkimuksen kvanttitietokone käyttää erilaista laitteistorakennetta kuin googlen, ja se käyttää sarjaa magneettisesti loukkuun jääneitä varautuneita hiukkasia suprajohtavien johtojen sijaan.
tämän ansiosta se voi käyttää virheenkorjaustekniikkaa, joka järjestää kubitit monimutkaiseen geometriseen rakenteeseen (neliulotteiseen hyperkuutioon). "periaatteessa he voivat koodata enemmän loogisia kubitteja vähemmällä fyysisellä kubitilla. siinä mielessä se on tehokkaampaa", bondesan sanoi.
muut tutkijat ovat osoittaneet, kuinka virheenkorjaus voidaan tehdä vaihtoehtoisemmissa kvanttitietokoneissa. benjamin brock yalen yliopistosta yhdysvalloista ja hänen kollegansa testasivat bose-koodaukseksi kutsuttua virheenkorjaustekniikkaa, joka jakaa virheet kvanttitietokoneen värähtelyjen välillä. tämä järjestelmä ei käytä kubitteja, vaan "korkeaulotteisia kubitteja", jotka voivat ottaa enemmän arvoja kuin 1 ja 0 ja ovat teoriassa tehokkaampia. lisäksi amazonin kvanttilaskentatiimin tutkijat osoittivat toisen tyyppistä bose-koodausta, jota kutsutaan "kategorisiksi qubiteiksi", jotka googlen tulosten tapaan osoittavat, että järjestelmän skaalautuessa sen virheet vähenevät.
"googlen ja microsoftin lähestymistavat noudattavat valtavirran qubit-pohjaista kvanttilaskentaa, kun taas yalen ja amazonin kokeissa käyttöön otettu bose-koodaus on uudempi ja tutkivampi, mutta myös erittäin jännittävä", brown sanoi.
brown sanoi, että virheenkorjaus toimi useissa erilaisissa suunnitelmissa ja kokeissa, mikä viittaa siihen, että aikaisemmat teoreettiset tulokset voisivat koskea todellisia järjestelmiä. hän sanoi: "vikasietoisesta kvanttilaskennasta ja virheenkorjauksesta on olemassa monia hyviä teoreettisia ideoita, mutta yhtäkään niistä ei ole todistettu, tai ne on todistettu hyvin rajoitetusti tai rajoitettu erityistapauksiin. asiat ovat todella muuttuneet muutaman viime vuoden aikana olemme saavuttaneet useita tärkeitä virstanpylväitä, jotka osoittavat vikasietoisen kvanttilaskennan eri puolia.
etenemisvauhti voi kuitenkin hidastua ja täysin vikasietoinen järjestelmä voi jäädä ulottumattomiin, mikä voi pettää googlen ja ibm:n optimististen aikataulujen herättämät toiveet. "olisin yllättynyt, jos se menee hyvin", brown sanoi. "luulen, että esteitä tulee olemaan. jokainen näistä alustoista skaalautuu niin pitkälle kuin mahdollista, kunnes ne osuvat esteeseen. on vaikea ennustaa, missä esteet syntyvät. " (koottu / xiong wenyuan)
