Kvanttitietokoneet lupaavat eksponentiaalista nopeutusta tiettyihin ongelmiin, ja niillä on mahdollisia sovelluksia lääkkeiden löytämisestä uusiin akkumateriaaleihin. Mutta kvanttilaskenta on vielä alkuvaiheessa, joten nämä ovat pitkän aikavälin tavoitteita. Siitä huolimatta matkalla hyödyllisen laitteen rakentamiseen on jännittäviä välietappeja. Tällä hetkellä paljon huomiota saava on "kvanttietu", jossa kvanttitietokone suorittaa tehtävän, joka ylittää jopa maailman tehokkaimpien supertietokoneiden kyvyt.
Kiinan tiede- ja teknologiayliopiston (USTC) kokeellinen työ väitti ensimmäisenä kvanttiedun käyttämällä fotoneja - valon hiukkasia - protokollassa nimeltä "Gaussian Boson Sampling" (GBS). Heidän paperinsa väitti, että 200 sekunnissa suoritettavan kokeen simuloiminen maailman suurimmalla supertietokoneella kestäisi 600 miljoonaa vuotta.
Ottaakseen haasteen vastaan Bristolin yliopiston Quantum Engineering Technology Labsin (QET Labs) tiimi on yhteistyössä Imperial College Londonin ja Hewlett Packard Enterprisen tutkijoiden kanssa lyhentänyt tämän simulointiajan vain muutamaan kuukauteen. Nopeuskerroin noin miljardi.
Heidän tänään Science Advances -lehdessä julkaistu artikkeli "The boundary for kvanttietulle Gaussin bosoninäytteenotossa" tulee aikaan, jolloin myös muut kvanttietua vaativat kokeelliset lähestymistavat, kuten Googlen kvanttilaskentatiimi, ovat johtavia. parannettuihin klassisiin algoritmeihin näiden kokeiden simuloimiseksi.
Yhteinen ensimmäinen kirjailija Jake Bulmer, QET Labsin tohtoriopiskelija, sanoi: "Käynnissä on jännittävä kilpailu, jossa tutkijat yrittävät rakentaa yhä monimutkaisempia kvanttilaskentajärjestelmiä, joita heidän mukaansa ei voida simuloida tavanomaisilla tietokoneilla. . Samaan aikaan kaltaiset tutkijat parantavat simulointimenetelmiä, jotta voimme simuloida näitä mahdottomaksi simuloitavia koneita!
"Kun tutkijat kehittävät suuremman mittakaavan kokeita, he pyrkivät esittämään väitteitä kvanttieduista verrattuna klassisiin simulaatioihin. Tuloksemme ovat olennainen vertailukohta tulevien GBS-kokeilujen laskennallisen tehon määrittämisessä", sanoi ensimmäinen kirjoittaja Bryn Bell, Marie Curie -tutkija Imperial Collegessa Lontoossa, nyt Oxford Quantum Circuitsin vanhempi kvantti-insinööri.
Tiimin menetelmät eivät hyödynnä virheitä kokeessa, joten yksi tutkimuksen seuraava askel on yhdistää uudet menetelmät tekniikoihin, jotka hyödyntävät todellisen kokeen epätäydellisyyksiä. Tämä nopeuttaisi entisestään simulointiaikaa ja lisäisi ymmärrystä siitä, mitkä alueet vaativat parannuksia.
"Nämä kvanttietukokeet edustavat fysiikan ja tekniikan valtavaa saavutusta. Tutkijana on jännittävää olla mukana ymmärtämässä, mistä näiden kokeiden laskennallinen monimutkaisuus syntyy. Olimme yllättyneitä saavutettujen parannusten laajuudesta – harvoin voi väittää löytäneensä miljardinkertaisen parannuksen! sanoi Jake Bulmer.
Anthony Laing, QET Labsin toinen johtaja ja työn kirjoittaja, sanoi: "Kun kehitämme entistä kehittyneempiä kvanttilaskentatekniikoita, tämäntyyppinen työ on elintärkeää. Se auttaa meitä ymmärtämään riman, joka meidän on päästävä yli, ennen kuin voimme alkaa ratkaista puhtaan energian ja terveydenhuollon ongelmia, jotka vaikuttavat meihin kaikkiin. Työ on loistava esimerkki ryhmätyöstä ja yhteistyöstä UK Quantum Computing and Simulation Hubin ja Hewlett Packard Enterprisen tutkijoiden kesken.
Lisätietoja
Quantum Engineering Technology Labs (QET Labs)
Bristolin yliopiston QET Labs käynnistettiin huhtikuussa 2015, ja se kattaa yli 100 tutkijaa, henkilökuntaa ja opiskelijaa. Tavoitteena on maksimoida mahdollisuudet uusille tieteellisille löydöksille, jotka tukevat tekniikan ja teknologian kehitystä. QET Labs kokoaa yhteen Quantum Engineering Center for Doctoral Training (QE-CDT), Quantum Technology Enterprise Center (QTEC) ja niiden henkilöstön tutkimusryhmät. ja opiskelijat. Yhdessä työskentelemällä pyrimme muuttamaan tieteen todellisiksi konseptien demonstroijiksi ja yrittäjyysinnovaatioiksi, jotka ovat ponnahduslauta kvanttiteknologioiden kaupalliseen menestykseen. Bristol Quantum Information Institute
Kvanttitieto ja sen muuntaminen teknologiaksi on yksi tämän hetken mielenkiintoisimmista tieteen ja teknologian tutkimustoimista. Bristol Quantum Information Institute on pitkään kasvavan maailmanlaajuisen toiminnan eturintamassa tällä alalla, ja se kiteyttää tutkimuksemme koko spektrin teoriasta teknologiaan. Asiantunteva poikkitieteellinen tiimimme, mukaan lukien alan perustajat, meillä on asiantuntemusta kaikilla tärkeimmillä teoreettisen kvanttiinformaatiotieteen osa-alueilla ja kokeilussa. Edistämme kumppanuuksia yksityisen sektorin kanssa ja tarjoamme erinomaista opetusta ja koulutusta tulevan sukupolven kvanttitieteilijöille ja -insinööreille sekä huomisen prototyypeille.
Kvanttilaskenta & Simulaatiokeskus
Kvanttilaskenta & Simulation Hub (QCS) on 17 Yhdistyneen kuningaskunnan yliopiston yhteistyö, joka työskentelee laajan akateemisten, teollisten ja hallitusten kumppaneiden verkoston kanssa. Se on yksi neljästä Yhdistyneen kuningaskunnan kansallisen kvanttiteknologiaohjelman keskuksesta, joka edustaa miljardi puntaa julkisia ja yksityisiä investointeja kvanttiteknologian markkinoille saattamisen nopeuttamiseksi. Hub keskittyy kvanttilaskennan kriittisiin tutkimushaasteisiin useilla laitteisto- ja ohjelmistoaloilla. Sen lisäksi, että Hub vastaa mittakaavassa kvanttilaskennan ja -simuloinnin tarjoamiseen liittyviin teknisiin haasteisiin, se tekee yhteistyötä teollisuuden, loppukäyttäjien, hallituksen ja kansalaisten kanssa auttaakseen Yhdistynyttä kuningaskuntaa tulemaan "kvanttivalmiiksi". Lisätietoja on osoitteessa https://www.qcshub.org
