验证量子芯片精确执行复杂计天富登录网址算的新方法

时间:2020-09-23 14:31 作者:http://zdtnx.com.cn/ 分享到:
 
天富平台登录



 
来自麻省理工学院、谷歌和其他地方的研究人员设计了一种新的方法来验证量子处理器何时能准确地完成传统计算机无法完成的复杂计算。他们在一个定制的系统上验证了他们的方法(如图),这个系统能够捕捉光子芯片(“PNP”)计算出一个臭名昭著的量子难题的精确程度。信贷:Mihika您正在
 
一种新的方法可以确定电路是否能准确地执行传统计算机无法处理的复杂操作。
 
为了向实用量子计算迈进一步,来自麻省理工学院、谷歌和其他地方的研究人员设计了一个系统,该系统可以验证量子芯片何时能准确地完成传统计算机无法完成的复杂计算。天富登录网址
 
量子芯片使用被称为“量子位”的量子位进行计算,它可以代表与经典二进制位相对应的两种状态——0或1,或者同时表示两种状态的“量子叠加”。这种独特的叠加态可以使量子计算机解决传统计算机几乎不可能解决的问题,潜在地促进材料设计、药物发现和机器学习等方面的突破。
 
全尺寸量子计算机将需要数以百万计的量子位元,这还不可行。在过去的几年里,研究人员已经开始开发“噪声中尺度量子”(NISQ)芯片,这种芯片包含大约50到100个量子位元。这足以证明NISQ芯片的“量子优势”,这意味着NISQ芯片可以解决传统计算机难以解决的某些算法。然而,验证芯片如预期的那样执行操作可能效率非常低。芯片的输出看起来完全是随机的,因此需要很长时间来模拟步骤,以确定一切是否按计划进行。
 
在2020年1月13日发表在《自然物理》杂志上的一篇论文中,研究人员描述了一种新的协议,可以有效地验证NISQ芯片是否执行了所有正确的量子操作。他们在定制的量子光子芯片上验证了他们的协议。
 
”飞速发展在工业和学术界带给我们的尖端量子机器可以超越经典机器,量子验证的任务变得至关重要,”第一作者雅克·卡罗兰说,一个博士后的电气工程和计算机科学(电)和电子研究实验室(RLE)。“我们的技术为验证广泛类别的量子系统提供了一个重要工具。因为如果我投资数十亿美元来制造量子芯片,它肯定会做些有趣的事情。”天富登录网址
 
加入Carolan的论文的研究人员来自EECS和麻省理工学院的RLE,以及谷歌量子人工智能实验室、Elenion技术、Lightmatter和Zapata计算。
 
分而治之
 
研究人员的工作本质上是将量子电路产生的输出量子态追踪到已知的输入态。这样做可以显示在输入端执行了哪些电路操作以产生输出。这些操作应该始终符合研究人员的编程。如果没有,研究人员可以利用这些信息来确定芯片出错的位置。
 
卡罗兰说,新协议的核心是“变分量子解采样”,它采用“分而治之”的方法,将输出的量子状态分解成小块。“我们不是一步登天,花很长时间,而是一层一层地整理。这使我们能够分解问题,以更有效的方式解决它,”Carolan说。
 
为此,研究人员从神经网络(通过多层计算来解决问题)中获得了灵感,构建了一个新的“量子神经网络”(QNN),其中每一层代表一组量子操作。
 
为了运行QNN,他们使用传统的硅制造技术制造了一个2×5毫米的NISQ芯片,该芯片拥有超过170个控制参数——可调谐电路元件,使操纵光子路径更容易。由外部元件以特定波长产生一对光子并注入芯片。光子通过芯片的移相器传播——移相器改变光子的路径——相互干扰。这会产生一个随机的量子输出状态——这代表了在计算过程中会发生什么。输出由一组外部光电探测器传感器测量。
 
该输出被发送到QNN。第一层使用复杂的优化技术来挖掘噪声输出,在所有混杂在一起的光子中找出单个光子的特征。然后,它从组中“解码”单个光子,以确定是什么电路操作将其返回到已知的输入状态。这些操作应该与电路的特定设计完全匹配。
版权所有:http://zdtnx.com.cn 转载请注明出处

成功案例success case