新的“被困离子”算法预测早期量子计算机的计算能力

计算功率早期量子计算机

用于增加早期量子计算机的计算能力的算法的视觉描绘。信贷:苏塞克斯大学Winfried Hensinger

  • 苏塞克斯大学Quantum物理学家开发了一种算法,它可以帮助早期量子计算机最有效地进行计算
  • 该团队使用其模型来计算早期量子计算机的预期计算能力
  • 他们的研究突出了“被困的离子”方法在其他方法中的基本优势

Sussex大学的量子物理学家创建了一种算法,其速度加快目前正在开发的早期量子计算机中的计算速率。他们创造了一种新的方式来路由离子或带电原子 - 围绕量子计算机来提高计算的效率。

苏塞克斯团队已经通过使用其新的“路由算法”,表明了这种量子计算机中的计算如何最有效地完成。他们的纸张“具有全局连接的被捕获的离子量子计算机的高效QUBBit路由”发表于杂志高级量子技术

在这个项目上工作的团队由Winfreid Hensinger教授领导,包括Mark Webber,Steven Herbert博士,以及Sebastian Weidt博士。科学家们创建了一种新的算法,该算法在繁忙城市管理流量的情况下调节量子计算机内的流量。在捕获的离子设计中,QUBits可以在很长距离上物理运输,因此它们可以轻松地与其他QUBITS交互。他们的新算法意味着数据可以流过量子计算机而没有任何“交通拥堵”。这反过来导致更强大的量子计算机。

预计量子计算机将能够解决对古典计算机过于复杂的问题。量子计算机使用量子位(QUBits)以一种新的和强大的方式处理信息。特定的量子计算机架构首先分析的是一个“被困的离子”量子计算机,由硅微芯片组成,包括各个带电原子,或离子,悬浮在芯片表面上方。这些离子用于存储数据,其中每个离子保持一个量子位的信息。在这种量子计算机上执行计算涉及在离子周围移动,类似于播放Pacman的游戏,并且数据(离子)可以移动得更快,更有效地移动,量子计算机将越强大。

In the global race to build a large scale quantum computer there are two leading methods, ‘superconducting’ devices which groups such as IBM and Google focus on, and ‘trapped ion’ devices which are used by the University of Sussex’s Ion Quantum Technology group, and the newly emerged company Universal Quantum, among others.

超导量子计算机具有静止的Qubits,其通常仅能够与紧接在彼此紧邻的Qubits相互作用。涉及遥远额度的计算是通过通过相邻Qubits的链路进行通信完成的,类似于电话游戏的过程(也称为“中国悄悄话”),其中信息沿着一行的一行从一个人往另一个人低声说。以与电话游戏相同的方式,这些信息往往会更加损坏链条是。实际上,研究人员发现,该过程将限制超导量子计算机的计算能力。

相比之下,通过为其被困的离子架构部署他们的新路由算法,苏塞克斯科学家们发现了他们的量子计算方法可以实现令人印象深刻的计算能力水平。'量子卷'是一种新的基准,用于比较近术语量子计算机的计算能力。它们能够使用量子体积比较它们的架构对超导Qubits的模型,在那里他们对这两种方法都有类似的误差。他们发现,所捕获的离子方法始终如一地执行的比超导量子位方法更好,因为它们的路由算法基本上允许Qubits直接与许多Qubits相互作用,这反过来导致更高的预期计算能力。

Mark Webber是苏塞克斯大学苏塞克斯斯塞克斯斯塞克斯斯岛科学中心的博士研究员表示:

“我们现在可以预测我们正在构造的量子计算机的计算能力。我们的研究表明被困离子设备的基本优势,新的路由算法将允许我们最大限度地提高早期量子计算机的性能。“

苏塞克斯大学萨塞克斯斯塞克斯斯塞克斯州斯塞克斯中心主任教授说:

“实际上,这项工作还是建立了可以解决现实世界问题的实用量子计算机的另一个踏脚石。”

Winfried Hensinger教授和Sebastian Weidt博士最近推出了他们的旋转公司通用量子,旨在建立世界上第一个大型量子电脑。它吸引了来自世界上一些最强大的技术投资者的支持。该团队是第一个发布2017年如何在2017年建造大型被困离子量子计算机的蓝色印刷品。

参考:由Mark Webber,Steven Herbert,Sebastian Weidt和Winfried K. Hensinger,7月7日的“高效qubit路由为全球连接的被捕获的离子计算机的高效qubit路由”。高级量子技术
DOI:10.1002 / QUTE.202000027

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