fbpx
IT и компьютерная техника Топ новости

Исследователи из Аризонского университета продемонстрировали квантовое преимущество

Исследователи из Аризонского университета продемонстрировали квантовое преимущество

Схема эксперимента. Сигнал обрабатывается двумя датчиками, создавая запутанное состояние. Данные измерений обрабатывались на классическом компьютере

Команда Аризонского университета провела эксперимент, показавший преимущество квантовых вычислений перед классическими вычислительными системами. Ученые показали, что датчики на квантовой запутанности способны уменьшить процент ошибок при вычислениях. Статья опубликована в журнале Physical Review X.

Квантовые вычисления могут быть гораздо быстрее классических. Квантовый компьютер сможет за считанные секунды решать уравнения, на которые классическому компьютеру потребовались бы тысячи лет. Демонстрация квантового преимущества — долгожданная цель в сообществе, однако очень немногие эксперименты смогли ее продемонстрировать, указывает Чжешен Чжан, доцент кафедры материаловедения и инженерии в Аризонском университете и один из авторов статьи. 

В квантовых вычислениях и других квантовых процессах используются единицы информации, называемые кубитами. Классические компьютеры работают с битами, которые могут принимать значения нулей или единиц. Кубиты могут существовать в обоих состояниях одновременно, что увеличивает мощность квантовых систем. Квантовая область сейчас находится в эпохе, которую Джон Прескилл, физик из Калифорнийского технологического института, назвал «шумной квантовой эпохой промежуточного масштаба». В этот период квантовые компьютеры могут выполнять задачи, требующие от 50 до нескольких сотен кубитов, но со значительным количеством ошибок и помех (шума). Более того, на данном этапе шум перевешивает полезность вычислений. 

В своем эксперименте ученые из Аризоны использовали классические и квантовые методы. Они усовершенствовали технологию квантовых вычислений при помощи трех датчиков для классификации средней амплитуды и угла радиочастотных сигналов.

Принцип работы датчиков основан на явлении квантовой запутанности, которая позволяет им обмениваться информацией друг с другом и обеспечивает два основных преимущества. Во-первых, квантовая запутанность позволила повысить чувствительность датчиков и уменьшила процент ошибок. Во-вторых, будучи запутанными, устройства оценивали общие свойства, а не собирали данные о конкретных частях системы. Это полезно в случаях, когда от прибора требуется ответ в двоичной форме. Например, в медицине исследователям не нужно знать свойства каждой отдельной клетки в образце ткани; им нужно только знать, есть ли в образце хоть одна раковая клетка. То же самое относится и к обнаружению опасных химических веществ в питьевой воде.

Исследователи из Аризонского университета продемонстрировали квантовое преимущество

Цюньтао Чжуан (слева) и Чжешен Чжан, авторы эксперимента

Эксперимент показал, что оснащение датчиков квантовой запутанностью дает им преимущество перед классическими датчиками, снижая вероятность ошибок на небольшой, но критический для практического применения показатель.

Ученые рассчитывают, что однажды они интегрируют свою экспериментальную установку на чип, который можно погрузить в образец биоматериала или воды для выявления болезней или вредных химикатов.

«Мы думаем, что это новая парадигма как для квантовых вычислений, так и для квантового машинного обучения и квантовых датчиков, потому что она создает мост, соединяющий все эти области», — заявляют ученые.

Related Posts

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *