باحثون يبتكرون خوارزمية جديدة لتحقق الأجهزة الكمومية

استخدم باحثون في جامعة طوكيو التعلم الآلي لابتكار خوارزمية جديدة تمكن من التحقق الكفء والدقيق للأجهزة الكمومية. وتزداد شعبية التكنولوجيات التي تعتمد على السلوكيات الكمومية الجديدة، وتتطلب التحقق بسبب عدم اليقين المتأصل.

نشر البحث في APS Physics.

إنترنت كمومي

يعتبر معظم الخبراء أن الحواسيب الكمومية لا تزال في مراحلها الأولى من التطوير، ولكن الإنترنت الكمومي أكثر تقدمًا وأقرب إلى الحاضر. من أجل تحقيق ذلك، سيتطلب الأمر المزيد من البحث وتطوير العديد من الأدوات الأخرى لتصميم الأجهزة الكمومية.

من بين هذه الأدوات المهمة الخوارزمية التي تحقق من الأجهزة الكمومية. تم تطويرها بواسطة باحث ما بعد الدكتوراه كووك هوان تران والأستاذ المساعد كوهي ناكاجيما من مدرسة الدراسات العليا للعلوم والتقنية في جامعة طوكيو.

وفقًا للباحثين، يمكن للجهاز جعل التحقق من سلوك الأجهزة الكمومية أكثر كفاءة ودقة. يمكن للخوارزمية إعادة بناء عمل جهاز كمومي متغير مع الوقت، ويفعل ذلك من خلال التعلم العلاقة بين الإدخالات والإخراجات الكمومية.

“تقنية وصف نظام كمومي على أساس إدخالاته وإخراجاته تسمى توموغرافيا العملية الكمومية”، قال تران. “然而، يقارن العديد من الباحثين الآن أن أنظمتهم الكمومية تظهر بعض نوع من تأثير الذاكرة حيث تتأثر الحالات الحالية بالسابقات. هذا يعني أن فحص بسيط للحالات الإدخال والإخراج لا يمكن أن يصف الطبيعة المتغيرة مع الوقت للنظام. يمكنك نمذجة النظام بشكل متكرر بعد كل تغيير في الوقت، ولكن هذا سيكون غير فعال للغاية من حيث الحوسبة. كان هدفنا هو احتضان هذا التأثير الذاكرة واستخدامه لصالحنا بدلاً من استخدام القوة الغاشمة للتغلب عليه.”

بناء الخوارزمية

为了建造算法，团队使用了机器学习和一种称为量子储备计算的技术。通过学习输入和输出随时间变化的模式，可以预测模式的变化。即使在尚未见过的情况下，也可以进行预测。

“目前，我们的算法可以模拟某种类型的量子系统，但假设设备可能在处理能力和内存效果方面有很大差异。因此，下一阶段的研究将是扩大我们的算法能力，基本上是制作更通用和更有用的东西，”特兰说。“我对量子机器学习方法的可能性感到兴奋，它们可能会带来什么样的假设设备。”