Quantum Computing Algorithm ສາມາດນໍາໄປສູ່ການອອກແບບວັດສະດຸໃຫມ່

ທີມງານຂອງນັກຄົ້ນຄວ້າຢູ່ວິທະຍາໄລ Columbia ໄດ້ພັດທະນາສູດການຄິດໄລ່ໃຫມ່ທີ່ສາມາດຊ່ວຍໃຫ້ຄອມພິວເຕີ quantum ຄິດໄລ່ພະລັງງານໂມເລກຸນແລະນໍາໄປສູ່ການອອກແບບວັດສະດຸໃຫມ່. ສູດການຄິດໄລ່ໃຊ້ບິດ quantum ຫຼາຍທີ່ສຸດຈົນເຖິງປະຈຸບັນເພື່ອຄິດໄລ່ພະລັງງານຂອງພື້ນດິນ, ເຊິ່ງເປັນສະຖານະພະລັງງານຕ່ໍາສຸດໃນລະບົບກົນຈັກ quantum. 

ການສຶກສາໃຫມ່ໄດ້ຖືກຈັດພີມມາໃນ ລັກສະນະ. 

ການ​ຄິດ​ໄລ່​ພະ​ລັງ​ງານ​ພື້ນ​ດິນ​

ສູດການຄິດໄລ່ໄດ້ຖືກພັດທະນາໂດຍອາຈານສອນເຄມີສາດ Columbia David Reichman ແລະ postdoc Joonho Lee, ພ້ອມກັບນັກຄົ້ນຄວ້າຢູ່ Google Quantum AI. ມັນຊ່ວຍຫຼຸດຜ່ອນຄວາມຜິດພາດທາງສະຖິຕິທີ່ຜະລິດໂດຍ quantum bits ໃນສົມຜົນເຄມີ, ແລະມັນໃຊ້ເຖິງ 16 qubits ໃນຄອມພິວເຕີ 53-qubit Sycamore ຂອງ Google ເພື່ອຄິດໄລ່ພະລັງງານຂອງດິນ, ເຊິ່ງເປັນສະຖານະພະລັງງານຕໍ່າສຸດຂອງໂມເລກຸນ. 

ທ່ານ Reichman ກ່າວວ່າ "ນີ້ແມ່ນການຄິດໄລ່ທາງເຄມີ quantum ທີ່ໃຫຍ່ທີ່ສຸດທີ່ເຄີຍເຮັດໃນອຸປະກອນ quantum ທີ່ແທ້ຈິງ," Reichman ເວົ້າ. 

ໂດຍສາມາດຄິດໄລ່ພະລັງງານຂອງດິນໄດ້ຢ່າງຖືກຕ້ອງ, ນັກເຄມີຈະສາມາດພັດທະນາວັດສະດຸໃຫມ່. ສໍາລັບຕົວຢ່າງ, ສູດການຄິດໄລ່ສາມາດຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອອອກແບບວັດສະດຸທີ່ເລັ່ງການສ້ອມແຊມໄນໂຕຣເຈນສໍາລັບການກະສິກໍາ. ນີ້ແມ່ນພຽງແຕ່ຫນຶ່ງໃນການນໍາໃຊ້ຄວາມຍືນຍົງທີ່ເປັນໄປໄດ້, ອີງຕາມ Lee, ຜູ້ທີ່ເປັນນັກຄົ້ນຄວ້າຢ້ຽມຢາມຂອງ Google Quantum AI.

ສູດການຄິດໄລ່ແມ່ນອີງໃສ່ quantum Monte Carlo, ເຊິ່ງເປັນລະບົບວິທີການຄິດໄລ່ຄວາມເປັນໄປໄດ້ໃນເວລາທີ່ມີຫຼາຍຕົວແປທີ່ບໍ່ຮູ້ຈັກ. ນັກຄົ້ນຄວ້າໄດ້ນໍາໃຊ້ສູດການຄິດໄລ່ເພື່ອກໍານົດພະລັງງານຂອງລັດພື້ນດິນຂອງສາມປະເພດຂອງໂມເລກຸນ. 

ມີຫຼາຍຕົວແປທີ່ສາມາດມີອິດທິພົນຕໍ່ພະລັງງານຂອງລັດພື້ນດິນ, ເຊັ່ນ: ຈໍານວນຂອງເອເລັກໂຕຣນິກໃນໂມເລກຸນ, ທິດທາງຂອງການຫມຸນຂອງພວກມັນ, ແລະເສັ້ນທາງທີ່ເຂົາເຈົ້າປະຕິບັດໃນເວລາທີ່ວົງໂຄຈອນນິວເຄລຍ. ພະລັງງານເອເລັກໂຕຣນິກຖືກເຂົ້າລະຫັດໃນສົມຜົນ Schrodinger, ເຊິ່ງກາຍເປັນການຍາກທີ່ຈະແກ້ໄຂໃນຄອມພິວເຕີຄລາສສິກຍ້ອນວ່າໂມເລກຸນໃຫຍ່ຂຶ້ນ. ດ້ວຍວ່າ, ມີວິທີການເຮັດໃຫ້ງ່າຍກວ່ານີ້, ແລະຄອມພິວເຕີ quantum ໃນທີ່ສຸດກໍສາມາດຂ້າມບັນຫາການຂະຫຍາຍເລກກຳລັງນີ້ໄປໄດ້. 

ການຈັດການການຄິດໄລ່ທີ່ໃຫຍ່ກວ່າ ແລະສັບສົນຫຼາຍ

ອີງຕາມຫຼັກການ, ມັນຄວນຈະເປັນໄປໄດ້ສໍາລັບຄອມພິວເຕີ quantum ເພື່ອຈັດການກັບການຄິດໄລ່ຂະຫນາດໃຫຍ່ແລະສະລັບສັບຊ້ອນຫຼາຍນັບຕັ້ງແຕ່ qubits ໃຊ້ປະໂຫຍດຈາກລັດ quantum. Qubits ສາມາດມີຢູ່ໃນສອງລັດພ້ອມໆກັນ, ເຊິ່ງບໍ່ແມ່ນຄວາມຈິງສໍາລັບຕົວເລກຖານສອງ. ໃນເວລາດຽວກັນ, qubits ມີຄວາມອ່ອນແອ, ແລະຍ້ອນວ່າຈໍານວນ qubits ເພີ່ມຂຶ້ນ, ຄວາມຖືກຕ້ອງຂອງຄໍາຕອບສຸດທ້າຍຫຼຸດລົງ. Lee ພັດທະນາສູດການຄິດໄລ່ໃຫມ່ເພື່ອໃຊ້ພະລັງງານປະສົມປະສານຂອງຄອມພິວເຕີຄລາສສິກແລະ quantum ເພື່ອແກ້ໄຂສົມຜົນທີ່ຊັບຊ້ອນເຫຼົ່ານີ້ມີປະສິດທິພາບຫຼາຍຂຶ້ນໃນຂະນະທີ່ຍັງຫຼຸດຜ່ອນຄວາມຜິດພາດ. 

"ມັນເປັນສິ່ງທີ່ດີທີ່ສຸດຂອງທັງສອງໂລກ," Lee ເວົ້າ. ທ່ານ Lee ກ່າວ​ວ່າ “ພວກ​ເຮົາ​ໄດ້​ນຳ​ໃຊ້​ເຄື່ອງ​ມື​ທີ່​ພວກ​ເຮົາ​ມີ​ຢູ່​ແລ້ວ​ພ້ອມ​ທັງ​ເຄື່ອງ​ມື​ທີ່​ຖື​ວ່າ​ທັນ​ສະ​ໄໝ​ໃນ​ວິ​ທະ​ຍາ​ສາດ​ຂໍ້​ມູນ​ຂ່າວ​ສານ quantum ເພື່ອ​ປັບ​ປຸງ​ວິ​ທະ​ຍາ​ສາດ​ການ​ຄິດ​ໄລ່ quantum.” 

ບັນທຶກທີ່ຜ່ານມາສໍາລັບການແກ້ໄຂບັນຫາພະລັງງານຂອງລັດພື້ນຖານແມ່ນອີງໃສ່ 12 qubits ແລະວິທີການທີ່ເອີ້ນວ່າ quantum eigensolver (VQE). ບັນຫາກັບ VQE ແມ່ນວ່າມັນບໍ່ໄດ້ຄໍານຶງເຖິງຜົນກະທົບຂອງການໂຕ້ຕອບຂອງເອເລັກໂຕຣນິກ, ເຊິ່ງເປັນສິ່ງສໍາຄັນສໍາລັບການຄິດໄລ່ພະລັງງານຂອງດິນ. ອີງຕາມການ Lee, ເຕັກນິກການພົວພັນແບບ virtual ຈາກຄອມພິວເຕີຄລາສສິກສາມາດຖືກເພີ່ມເພື່ອຊ່ວຍໃຫ້ນັກເຄມີຈັດການກັບໂມເລກຸນໃຫຍ່ກວ່າ. 

ການຄິດໄລ່ແບບຄລາສສິກ-quantum ແບບປະສົມແບບໃໝ່ໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນຄວາມຖືກຕ້ອງທຽບເທົ່າກັບບາງວິທີຄລາສສິກທີ່ດີທີ່ສຸດ, ຊີ້ໃຫ້ເຫັນວ່າບັນຫາທີ່ສັບສົນສາມາດແກ້ໄຂໄດ້ຢ່າງຖືກຕ້ອງແລະໄວກວ່າດ້ວຍຄອມພິວເຕີ quantum. 

ທ່ານ Lee ກ່າວ​ວ່າ “ຄວາມ​ເປັນ​ໄປ​ໄດ້​ໃນ​ການ​ແກ້​ໄຂ​ບັນ​ຫາ​ທາງ​ເຄ​ມີ​ທີ່​ໃຫຍ່​ກວ່າ ແລະ​ມີ​ຄວາມ​ທ້າ​ທາຍ​ຫລາຍ​ຂຶ້ນ​ຈະ​ເພີ່ມ​ຂຶ້ນ​ຕາມ​ເວ​ລາ​ເທົ່າ​ນັ້ນ. "ນີ້ເຮັດໃຫ້ພວກເຮົາຫວັງວ່າເຕັກໂນໂລຢີ quantum ທີ່ຖືກພັດທະນາຈະເປັນປະໂຫຍດໃນການປະຕິບັດ."