Hızla ilerleyen kuantum hesaplamaları, bugünün makinelerini rahatsız eden eş evreliğin dayattığı zaman sınırlarını atlıyor.
Los Alamos Ulusal Laboratuvarı Bilgisayar, Hesaplamalı ve İstatistiksel Bilimler bölümünden Andrew Sornborger ve bir makale üzerinde kıdemli yazar, “Kuantum bilgisayarların, tutarlılık dediğimiz yararlı kuantum doğaları bozulmadan önce hesaplamaları yapmak için sınırlı bir zamanı vardır” dedi. araştırmayı duyurmak. “Geliştirdiğimiz ve test ettiğimiz yeni bir algoritma ile, daha önce ulaşılamayan sorunları çözmek için kuantum simülasyonlarını hızlı ilerletebileceğiz.”
Kübit olarak bilinen kuantum bileşenlerinden oluşan bilgisayarlar, en güçlü modern süper bilgisayarların bile yeteneklerini aşan son derece zor sorunları potansiyel olarak çözebilir. Uygulamalar, yakın gelecekte büyük teknolojik ve bilimsel atılımlara yol açabilecek olasılıklardan birkaçını belirtmek için büyük veri setlerinin daha hızlı analizini, ilaç geliştirmeyi ve süperiletkenliğin gizemlerini çözmeyi içerir.
Son deneyler, kuantum bilgisayarların problemleri saniyeler içinde çözme potansiyelini gösterdi ve bu, en iyi geleneksel bilgisayar bin yılını tamamladı. Bununla birlikte, bir kuantum bilgisayarın, kuantum tutarlılığı bozulmadan önce anlamlı simülasyonlar çalıştırabilmesini sağlamak için zorluk devam etmektedir.
Sornborger, “Çok sayıda kuantum simülasyon işlemini aynı anda gerçekleştirebilen bir kuantum devresi oluşturmak için makine öğrenimini kullanıyoruz” dedi. “Sonuç, bir dizi hesaplamayı, kuantum tutarlılığı bozulmadan önce tamamlayabilen tek ve hızlı bir işlemle değiştiren bir kuantum simülatörüdür.”
Los Alamos araştırmacılarının geliştirdiği Variational Fast Forwarding (VFF) algoritması, klasik ve kuantum hesaplamanın yönlerini birleştiren bir melezdir. İyi yapılandırılmış teoremler, rastgele kuantum simülasyonları için mutlak sadakatle genel hızlı ilerletme potansiyelini dışlasa da, araştırmacılar, biraz kusurlu olsa da yararlı tahminler sağlamak için ara süreler için küçük hesaplama hatalarını tolere ederek sorunu çözüyorlar.
Prensip olarak, bu yaklaşım, bilim adamlarının bir sistemi istedikleri sürece kuantum mekanik olarak simüle etmelerine izin veriyor. Pratik olarak konuşursak, simülasyon süreleri arttıkça oluşan hatalar potansiyel hesaplamaları sınırlar. Yine de algoritma, kuantum bilgisayarların VFF algoritması olmadan elde edebileceği zaman ölçeklerinin çok ötesinde simülasyonlara izin veriyor.
Sürecin bir tuhaflığı, bir hesaplamayı hızlı ilerletmek için, kuantum bilgisayarın hızlı iletilmesinden iki kat daha fazla kübit almasıdır. Örneğin, yeni yayınlanan makalede araştırma grubu, bir kübitlik kuantum simülasyonunda yapılacak hesaplamaları hızlı ilerletmek için iki kübitlik bir bilgisayarda bir VFF algoritması uygulayarak yaklaşımlarını doğruladı.
Gelecekteki çalışmalarda Los Alamos araştırmacıları, ileri sürdükleri kübit sayısını artırarak ve sistemleri ne kadar hızlı ileri alabileceklerini kontrol ederek VFF algoritmasının sınırlarını keşfetmeyi planlıyorlar.