Yeni Yöntem Kuantum Bilgisayarların Performansını Arttırırken Çevresel Etkisini Azaltıyor

Bilgi ve İletişim Teknolojileri Ulusal Enstitüsü, Keio Üniversitesi, Tokyo Bilim Üniversitesi ve Tokyo Üniversitesi’nden bir araştırma ekibi, bir kuantum bilgisayar için optimal kuantum işlemi dizisini sistemli bir şekilde bulmak için bir yöntem geliştirdi. Bu yeni yöntem, bunu başaran ilk yöntemdir.

Araştırma, Physical Review A bilim dergisinde yayımlandı.

Yeni Yöntemin Geliştirilmesi

Kuantum bilgisayarlar, görevleri gerçekleştirmek için uzmanların bir dizi kuantum işlemi yazmasına dayanır, bu geleneksel olarak mevcut yöntemlere dayanarak operatörlerin kendi işlemlerini yazması anlamına gelir. Ekibin geliştirdiği sistematik yöntem, optimal kontrol teorisini (GRAPE algoritması) uygulayarak tüm olası kuantum işlemi dizileri arasından teorik olarak optimal diziyi belirledi.

Yeni yöntem, orta ölçekli kuantum bilgisayarlar için полез olması beklenmektedir. Aynı zamanda, ekip bunu kuantum bilgisayarlarının performansını artırırken aynı zamanda yakın gelecekte çevresel etkiye yardımcı olabileceğini söylüyor.

Kuantum bilgisayarlar, enerji tüketimini azaltarak çevresel yükü azaltma, tıbbi alanda yeni kimyasal maddeler keşfetme gibi geniş bir yelpazede karmaşık sorunları çözebilme potansiyeline sahiptir.

Kuantum Bilgisayarların Zorlukları

Ancak, kuantum bilgisayarların birincil zorluklarından biri, kuantum durumunun gürültüye karşı高度 duyarlı olmasıdır, yani bunu daha uzun bir süre için stabilize etmek zordur. İşlemler, koherent kuantum durumunun korunduğu süre içinde tamamlanmalıdır ve bu, optimal dizileri sistemli bir şekilde tanımlamak için bir yöntem gerektirir.

Bir kuantum işlemi dizisi, insan tarafından okunabilen bir dilde yazılmış bir bilgisayar programıdır ve kuantum bilgisayar tarafından işlenmek üzere dönüştürülür. Kuantum işlemi dizisi, 1-kubit işlemleri ve 2-kubit işlemleri içerir, ancak en iyi dizi en az işlemle en iyi performansı gösterir.

Yeni geliştirilen yöntem, GRAPE algoritması kullanılarak tüm temel kuantum işlemlerinin olası dizilerini analiz eder, bu da binlerce veya milyonlarca performans göstergesi içerebilir. Optimal kuantum işlemi dizisi, biriken veriler temelinde sistemli bir şekilde belirlenebilir.

Ekibin yöntemi, tüm kuantum işlemi dizilerinin tam listesini analiz edebilir ve geleneksel yöntemleri değerlendirebilir, bu da geçmiş ve gelecek araştırmalar için referans noktaları oluşturmasına yardımcı olur.

Ekibin ayrıca, mükemmel optimal kuantum işlemi dizilerinin çok fazla olduğu keşfedildi, bu da yeni yöntemin daha büyük görevlere uygulanabilirliğini olasılıksal bir yaklaşım ile genişletebileceği anlamına gelir. Yöntemi makine öğrenimi ile birleştirmek, öngörme gücünü daha da artırabilir.