А.С. Тайната на създаването на квантовите компютри

Квантовите компютри са ключът към постигането на това, което се смята за невъзможно с днешните конвенционални компютърни системи. Докато все още не е създаден напълно функционален, квантовите симулатори - или по-малките системи, предназначени за решаване на специфични проблеми - вече показват способността да превъзхождат съвременните суперкомпютри при определени задачи.

Тези квантови структури могат да изпълняват безброй операции при нелепи скорости. Това може да изглежда като само полза, но д-р Джузепе Карлео от Центъра за изчислителна квантова физика към Flatiron Institute в Ню Йорк обяснява, че най-голямото предимство на квантовите компютри всъщност е голяма пречка.

"Проверката, че вашият лаптоп функционира правилно, е сравнително лесна, правейки същото за квантовите компютри е по-сложно", казва Карлео обратен, “Всеки път, когато стартирате програма на тях, изходът е недетерминиран, което води до много отговори за един въпрос. Това е, което прави квантовия компютър толкова мощен, но също така означава, че е по-трудно да се оцени дали тези резултати са напълно случайни или ако са правилни."

Но Карлео и група международни изследователи са измислили начин за бърз одит на сложни квантови системи, използвайки изкуствен интелект. Тяхното проучване, което беше публикувано в списанието Физика на природата на 26 февруари предлага техника, която ще е необходима, за да покаже, че квантовите компютри на бъдещето действително работят.

Начинът, по който квантовите системи съхраняват информация е това, което ги прави толкова трудни за проверка.

Най-малката единица данни в компютъра е малко, което трябва да е едно или нула. Квантовите изчислителни системи използват "кубити", които могат да представляват и двете и нула едновременно. Тази малка промяна позволява на тези компютри да се справят с невъобразимо количество задачи. Поредица от 50 кубита може да представлява 10,000,000,000,000,000 номера, това би отнело петабайт пространство в традиционен компютър и би било напълно невъзможно за учените да се върнат и да проверят.

Карлео и неговите колеги използваха техники за машинно обучение, за да проверят по същество работата на квантовите системи, нещо, което не е осъществимо чрез конвенционални методи.

"Тези машини са в състояние да уловят същността на квантовата система по много компактен начин", казва Карлео. „Невронните мрежи разбират съответните характеристики в тези изключително сложни системи повече или по-малко автоматично. Те са способни да схванат тази сложност и да я трансформират, за да разберат неговите основни структури."

Това не е първият път, когато изследователите са използвали A.I. да направя нещо подобно, но работата на Карле е в състояние да анализира по-сложни системи от предшестващото го изследване.

Кубитите са организирани в различни форми за решаване на различни проблеми. Предишните невронни мрежи бяха в състояние само да проверят едномерни системи, така че една права линия на кубитите. Това проучване успешно успя да провери "двуизмерни" и "решетъчно оформени" масиви от кубити.

"За да характеризираме по-общи квантови програми, трябва да излезем от тази едномерна структура на кубитите", заяви Карлео. "Нашата техника е стъпка напред в тази посока, така че да можем да се справим с произволни обвинения за кубити."

Това изследване показва, че създаването на напълно функционален квантов компютър ще зависи изцяло от машинното обучение. Без тези дълбоки алгоритми за учене, без значение колко квантови учени се събират, няма да има начин да докажат, че те действително работят.

А.С. държи ключа към свещения граал на съвременните компютри.