Ερευνητές Δημιουργούν Νέα Αλγόριθμο για Επαλήθευση Κβαντικών Συσκευών

Ερευνητές στο Πανεπιστήμιο του Τόκιο έχουν χρησιμοποιήσει τη μηχανική μάθηση για να δημιουργήσουν einen νέο αλγόριθμο που επιτρέπει την αποτελεσματική και ακριβή επαλήθευση κβαντικών συσκευών. Οι τεχνολογίες που βασίζονται σε νέες κβαντικές συμπεριφορές γίνονται ολοένα και πιο δημοφιλείς και απαιτούν επαλήθευση λόγω των εγγενών αβεβαιοτήτων.

Η έρευνα δημοσιεύθηκε στο APS Physics.

Ένας Κβαντικός Ιντερνέτ

Οι περισσότεροι εμπειρογνώμονες θεωρούν ότι οι κβαντικοί υπολογιστές βρίσκονται ακόμη στο πρώτο στάδιο της ανάπτυξής τους, αλλά ένα κβαντικό διαδίκτυο είναι πιο προηγμένο και πιο κοντά στην παρούσα εποχή. Για να επιτευχθεί αυτό, θα πρέπει να existουν πολλές περισσότερες έρευνες και ανάπτυξη πολλών περισσότερων εργαλείων για το σχεδιασμό κβαντικών συσκευών.

Ένα από αυτά τα σημαντικά εργαλεία είναι ο αλγόριθμος που επαλήθευει τις κβαντικές συσκευές. Αυτός αναπτύχθηκε από τον μεταδιδακτορικό ερευνητή Quoc Hoan Tran και τον Αναπληρωτή Καθηγητή Kohei Nakajima από τη Σχολή Επιστημών και Τεχνολογίας του Πανεπιστημίου του Τόκιο.

Σύμφωνα με τους ερευνητές, η συσκευή μπορεί να κάνει την επαλήθευση της συμπεριφοράς των κβαντικών συσκευών πιο αποτελεσματική και ακριβή. Ο αλγόριθμος μπορεί να ανακατασκευάσει τη λειτουργία μιας κβαντικής συσκευής που εξαρτάται από το χρόνο, και το κάνει αυτό μαθαίνοντας τη σχέση μεταξύ των κβαντικών εισόδων και εξόδων.

“Η τεχνική για να περιγράψουμε ένα κβαντικό σύστημα με βάση τις εισόδους και εξόδους του ονομάζεται κβαντική τομογραφία διαδικασίας,” είπε ο Tran. “Ωστόσο, πολλοί ερευνητές αναφέρουν τώρα ότι τα κβαντικά συστήματά τους παρουσιάζουν κάποιο είδος μνήμης όπου οι παρούσες καταστάσεις επηρεάζονται από τις προηγούμενες. Αυτό σημαίνει ότι μια απλή επιθεώρηση των εισόδων και εξόδων δεν μπορεί να περιγράψει τη χρόνο-εξαρτώμενη φύση του συστήματος. Θα μπορούσατε να μοντελοποιήσετε το σύστημα επαναλαμβανόμενα μετά από κάθε αλλαγή στο χρόνο, αλλά αυτό θα ήταν εξαιρετικά υπολογιστικά ανεφάριστο. Ο στόχος μας ήταν να ενσωματώσουμε αυτή τη μνήμη και να τη χρησιμοποιήσουμε προς το συμφέρον μας αντί να τη ξεπεράσουμε με βία.”

Κατασκευή του Αλγορίθμου

Για να κατασκευάσουν τον αλγόριθμο, η ομάδα χρησιμοποίησε τη μηχανική μάθηση και μια τεχνική που ονομάζεται κβαντική υπολογιστική αποθήκης. Μαθαίνοντας τις εισόδους και εξόδους που αλλάζουν με τον χρόνο σε ένα κβαντικό σύστημα, μπορεί να μαντέψει πώς θα αλλάξουν τα πρότυπα. Μπορεί να κάνει αυτές τις προβλέψεις ακόμη και σε καταστάσεις που δεν έχουν ακόμη παρατηρηθεί.

“Σήμερα, ο αλγόριθμος μας μπορεί να μιμηθεί ένα bestimmμένο είδος κβαντικού συστήματος, αλλά υποθετικά συσκευές μπορεί να διαφέρουν ευρέως στις επεξεργαστικές τους ικανότητες και να έχουν διαφορετικές μνήμες. Ο επόμενος στόχος της έρευνάς μας θα είναι να επεκτείνουμε τις ικανότητες των αλγορίθμων μας, δημιουργώντας κάτι πιο γενικό και因此 πιο χρήσιμο,” είπε ο Tran. “Είμαι ενθουσιασμένος από το τι μπορούν να κάνουν οι μεθόδους μηχανικής μάθησης κβαντικών συστημάτων, από τις υποθετικές συσκευές που μπορεί να οδηγήσουν.”