Исследователи создали новый алгоритм для проверки квантовых устройств

Исследователи из Токийского университета использовали машинное обучение для создания нового алгоритма, который позволяет эффективно и точно проверять квантовые устройства. Технологии, которые полагаются на новые квантово-механические поведения, становятся все более популярными и требуют проверки из-за внутренних неопределенностей.

Исследование было опубликовано в APS Physics.

Квантовый Интернет

Большинство экспертов считают, что квантовые компьютеры еще находятся на ранних стадиях развития, но квантовый интернет более развит и ближе к настоящему. Чтобы это было достигнуто, потребуется много больше исследований и разработки многих инструментов для проектирования квантовых устройств.

Одним из этих важных инструментов является алгоритм, который проверяет квантовые устройства. Он был разработан постдокторальным исследователем Куок Хоан Траном и доцентом Коэй Накадзимой из Высшей школы информационных наук и технологий Токийского университета.

По словам исследователей, устройство может сделать проверку поведения квантовых устройств более эффективной и точной. Алгоритм может воссоздать работу времени-зависимого квантового устройства, и он делает это, изучая связь между квантовыми входами и выходами.

“Метод, который описывает квантовую систему на основе ее входов и выходов, называется квантовой томографией процесса”, – сказал Тран. “Однако многие исследователи теперь сообщают, что их квантовые системы проявляют некоторый вид эффекта памяти, где настоящие состояния влияются предыдущими. Это означает, что простой осмотр входных и выходных состояний не может описать время-зависимый характер системы. Вы можете моделировать систему повторно после каждого изменения во времени, но это было бы чрезвычайно вычислительно неэффективно. Наша цель была использовать этот эффект памяти и использовать его в свою пользу, а не использовать грубую силу, чтобы преодолеть его.”

Строительство Алгоритма

Чтобы построить алгоритм, команда использовала машинное обучение и технику, называемую квантовым резервуарным вычислением. Изучая входы и выходы, которые меняются во времени в квантовой системе, он может угадать, как будут меняться закономерности. Он может делать эти прогнозы даже в ситуациях, которые еще не были наблюдаемы.

“В настоящее время наш алгоритм может имитировать определенный вид квантовой системы, но гипотетические устройства могут сильно различаться по своей обработочной способности и иметь разные эффекты памяти. Следующим этапом исследований будет расширение возможностей наших алгоритмов, по сути, создание чего-то более общего и, следовательно, более полезного”, – сказал Тран. “Я взволнован тем, что квантовые методы машинного обучения могут сделать, гипотетическими устройствами, которые они могут привести.”