新的“快进”算法可能释放出量子计算机的能力

量子计算机代码概念

快进量子计算跳过了退相干所施加的时间限制,而退相干正困扰着今天的机器。

一种快速推进模拟的新算法,可能会给当前和近期的量子计算机带来更大的使用能力,为应用程序运行超过限制许多量子计算的严格时间开辟道路。

洛斯阿拉莫斯国家实验室(Los Alamos National Laboratory)计算机、计算和统计科学部(Computer, Computational, and Statistical Sciences division)的安德鲁·索恩伯格(Andrew sorborger)表示:“在它们有用的量子特性——我们称之为相干性——失效之前,量子计算机进行计算的时间是有限的。”索恩伯格是一篇宣布这项研究的论文的高级作者。“有了我们开发和测试的新算法,我们将能够快进量子模拟,解决以前无法解决的问题。”

由量子元件(即所谓的量子位元)组成的计算机,有可能解决一些极其困难的问题,这些问题甚至超过了最强大的现代超级计算机的能力。应用包括快速分析大数据集、药物开发、解开超导之谜等,这些都可能在不久的将来带来重大的技术和科学突破。

最近的实验已经证明了量子计算机在几秒钟内解决问题的潜力,而最好的传统计算机需要上千年才能完成。然而,在量子相干性崩溃之前,确保量子计算机能够运行有意义的模拟仍然是一个挑战。

“我们使用机器学习来创建一个量子电路,可以同时近似大量的量子模拟操作,”sorborger说。“结果是一个量子模拟器,它用一个单一的、快速的操作取代了一系列的计算,可以在量子相干性崩溃之前完成。”

洛斯阿拉莫斯研究人员开发的变分快进(VFF)算法是经典和量子计算。尽管完善的定理排除了在任意量子模拟中具有绝对保真度的一般快进的可能性,但研究人员通过在中间时间容忍小的计算误差来解决这个问题,以便提供有用的(尽管有些不完美)预测。

原则上,这种方法可以让科学家们用量子力学模拟一个系统,想用多久就用多久。实际上,随着模拟时间的增加而增加的误差会限制潜在的计算。尽管如此,该算法允许的模拟时间远远超过量子计算机在没有VFF算法的情况下所能实现的时间尺度。

这个过程的一个怪癖是,快进计算所需的量子位数是量子计算机快进计算所需量子位数的两倍。例如,在最新发表的论文中,该研究小组通过在一台双量子位计算机上实现VFF算法,将在一个量子位量子模拟中执行的计算快进,证实了他们的方法。

在未来的工作中,洛斯阿拉莫斯的研究人员计划通过增加快进量子位的数量来探索VFF算法的局限性,并检查他们可以快进系统的程度。这项研究于2020年9月18日发表在《华尔街日报》上npj量子信息

参考:Cristina Cîrstoiu, Zoë Holmes, Joseph Iosue, Lukasz Cincio, Patrick J. Coles and Andrew sorborger, 2020年9月18日,《超越相干时间的量子模拟变分快进》npj量子信息
DOI: 10.1038 / s41534 - 020 - 00302 - 0

这项研究得到了洛斯阿拉莫斯国家实验室信息科学与技术研究所、能源部先进科学计算超越摩尔定律计划和洛斯阿拉莫斯国家实验室指导研究和发展计划的资金支持。

3评论“新的‘快进’算法将释放量子计算机的力量”

  1. 艾未未现在有了第三只眼睛,可以通过数学模型预测未来。我想他们是想教艾小姐怎么打扑克。她可能会被赌场封杀。

  2. 也许这篇文章中的新技术可以首先用于纠正语法错误

  3. 也许它会教你不要将量子计算机与超级计算机或普通计算机相比较。这就像拿奥运选手的速度和奥运游泳选手的速度做比较一样,比较两者的差距既不公平也不专业。一台计算机是为一项非常特殊的任务而设计的,而另一台则不是。二进制计算机可以做大量的逻辑计算,量子计算机可以做大量的无理数和根数计算。一个不能做另一个,而不补偿的表现。我希望这能真正澄清人们认为量子计算机比二进制计算机好得多的谬论。
    问候,莫蒂。

留下你的评论

邮箱地址可选。如果提供,您的电子邮件将不会被发布或共享。