Nanotechnology Now - Δελτίο Τύπου: Η μηχανική μάθηση συμβάλλει στην καλύτερη διόρθωση κβαντικών σφαλμάτων

Αναδημοσίευση από τον Πλάτωνα

Ακολουθούν: 0

Αρχική > Τύπος > Η μηχανική μάθηση συμβάλλει στην καλύτερη διόρθωση κβαντικών σφαλμάτων

Μια εικόνα που δημιουργήθηκε από AI που απεικονίζει το έργο

Περίληψη:
Ερευνητές από το RIKEN Center for Quantum Computing χρησιμοποίησαν μηχανική μάθηση για να εκτελέσουν διόρθωση σφαλμάτων για κβαντικούς υπολογιστές - ένα κρίσιμο βήμα για να γίνουν αυτές οι συσκευές πρακτικές - χρησιμοποιώντας ένα αυτόνομο σύστημα διόρθωσης που, παρά το γεγονός ότι είναι κατά προσέγγιση, μπορεί να καθορίσει αποτελεσματικά τον καλύτερο τρόπο για τις απαραίτητες διορθώσεις.

Η μηχανική μάθηση συμβάλλει στην καλύτερη διόρθωση κβαντικών σφαλμάτων

Wako, Ιαπωνία | Δημοσιεύτηκε στις 8 Σεπτεμβρίου 2023

Σε αντίθεση με τους κλασσικούς υπολογιστές, οι οποίοι λειτουργούν σε bit που μπορούν να λάβουν μόνο τις βασικές τιμές 0 και 1, οι κβαντικοί υπολογιστές λειτουργούν σε "qubits", τα οποία μπορούν να υποθέσουν οποιαδήποτε υπέρθεση των καταστάσεων βάσης υπολογισμού. Σε συνδυασμό με την κβαντική εμπλοκή, ένα άλλο κβαντικό χαρακτηριστικό που συνδέει διαφορετικά qubits πέρα από τα κλασικά μέσα, αυτό επιτρέπει στους κβαντικούς υπολογιστές να εκτελούν εντελώς νέες λειτουργίες, δίνοντας δυνητικά πλεονεκτήματα σε ορισμένες υπολογιστικές εργασίες, όπως μεγάλης κλίμακας αναζητήσεις, προβλήματα βελτιστοποίησης και κρυπτογραφία.

Η κύρια πρόκληση για την εφαρμογή των κβαντικών υπολογιστών πηγάζει από την εξαιρετικά εύθραυστη φύση των κβαντικών υπερθέσεων. Πράγματι, μικροσκοπικές διαταραχές που προκαλούνται, για παράδειγμα, από την πανταχού παρούσα παρουσία ενός περιβάλλοντος προκαλούν σφάλματα που καταστρέφουν γρήγορα τις κβαντικές υπερθέσεις και, κατά συνέπεια, οι κβαντικοί υπολογιστές χάνουν την άκρη τους.

Για να ξεπεραστεί αυτό το εμπόδιο, έχουν αναπτυχθεί εξελιγμένες μέθοδοι διόρθωσης κβαντικών σφαλμάτων. Ενώ θεωρητικά μπορούν να εξουδετερώσουν επιτυχώς την επίδραση των σφαλμάτων, συχνά συνοδεύονται από τεράστια επιβάρυνση στην πολυπλοκότητα της συσκευής, η οποία από μόνη της είναι επιρρεπής σε σφάλματα και έτσι δυνητικά αυξάνει ακόμη και την έκθεση σε σφάλματα. Κατά συνέπεια, η πλήρης διόρθωση σφαλμάτων παρέμεινε άπιαστη.

Σε αυτήν την εργασία, οι ερευνητές αξιοποίησαν τη μηχανική μάθηση σε μια αναζήτηση για σχήματα διόρθωσης σφαλμάτων που ελαχιστοποιούν τα έξοδα της συσκευής διατηρώντας παράλληλα καλή απόδοση διόρθωσης σφαλμάτων. Για το σκοπό αυτό, επικεντρώθηκαν σε μια αυτόνομη προσέγγιση για την κβαντική διόρθωση σφαλμάτων, όπου ένα έξυπνα σχεδιασμένο, τεχνητό περιβάλλον αντικαθιστά την ανάγκη για συχνές μετρήσεις ανίχνευσης σφαλμάτων. Εξέτασαν επίσης «μποσονικές κωδικοποιήσεις qubit», οι οποίες, για παράδειγμα, είναι διαθέσιμες και χρησιμοποιούνται σε μερικές από τις πιο υποσχόμενες και διαδεδομένες σήμερα κβαντικές υπολογιστικές μηχανές που βασίζονται σε υπεραγώγιμα κυκλώματα.

Η εύρεση υποψηφίων υψηλής απόδοσης στον τεράστιο χώρο αναζήτησης των κωδικοποιήσεων qubit bosonic αντιπροσωπεύει μια πολύπλοκη εργασία βελτιστοποίησης, την οποία οι ερευνητές αντιμετωπίζουν με ενισχυτική μάθηση, μια προηγμένη μέθοδο μηχανικής μάθησης, όπου ένας πράκτορας εξερευνά ένα πιθανώς αφηρημένο περιβάλλον για να μάθει και να βελτιστοποιήσει την πολιτική δράσης του. Με αυτό, η ομάδα διαπίστωσε ότι μια εκπληκτικά απλή, κατά προσέγγιση κωδικοποίηση qubit όχι μόνο θα μπορούσε να μειώσει σημαντικά την πολυπλοκότητα της συσκευής σε σύγκριση με άλλες προτεινόμενες κωδικοποιήσεις, αλλά και να ξεπεράσει τους ανταγωνιστές της όσον αφορά την ικανότητά της να διορθώνει σφάλματα.

Ο Yexiong Zeng, ο πρώτος συγγραφέας της εργασίας, λέει, «Η εργασία μας όχι μόνο καταδεικνύει τη δυνατότητα ανάπτυξης μηχανικής μάθησης προς την κβαντική διόρθωση σφαλμάτων, αλλά μπορεί επίσης να μας φέρει ένα βήμα πιο κοντά στην επιτυχή εφαρμογή της διόρθωσης κβαντικών σφαλμάτων στα πειράματα».

Σύμφωνα με τον Φράνκο Νόρι, «η μηχανική μάθηση μπορεί να διαδραματίσει καθοριστικό ρόλο στην αντιμετώπιση προκλήσεων κβαντικού υπολογισμού και βελτιστοποίησης μεγάλης κλίμακας. Επί του παρόντος, συμμετέχουμε ενεργά σε μια σειρά από έργα που ενσωματώνουν μηχανική μάθηση, τεχνητά νευρωνικά δίκτυα, κβαντική διόρθωση σφαλμάτων και ανοχή κβαντικών σφαλμάτων».

####

Για περισσότερες πληροφορίες, πατήστε εδώ

Επαφές:
Jens Wilkinson
ΡΙΚΕΝ
Γραφείο: 81-484-621-424

Πνευματικά δικαιώματα © RIKEN

Εάν έχετε ένα σχόλιο, παρακαλώ Επικοινωνία και εμείς με χαρά θα σας εξυπηρετήσουμε.

Οι εκδότες δελτίων ειδήσεων, όχι η 7th Wave, Inc. ή η Nanotechnology Now, είναι αποκλειστικά υπεύθυνες για την ακρίβεια του περιεχομένου.

Bookmark: