Ein ion chainImage: Christopher Monroe (University of Maryland)
Ein startup mit Sitz in Maryland veröffentlicht hat getestet und eine eindrucksvolle neue Quanten-computer, der zeigt, dass die macht von einer gelegentlich übersehen quantum computing-Architektur.
Firmen wie IBM, Google, und Rigetti sind die Entwicklung neuer Arten von computer-Prozessoren, die sich auf die Mathematik von subatomaren Teilchen, die potentiell die Berechnungen schwierig, die für die klassischen Computern zu tun. Diese Geräte verwenden Supraleiter als Grundlage für Ihre qubits. Eine Firma namens IonQ, jedoch hat nun angekündigt, eine state-of-the-art-system, das stützt sich auf die Quanten-Natur der Atome selbst, und es ist eines der leistungsfähigsten Quantencomputer noch nicht.
Wie viele qubits oder quantenbits gibt es? Nun, in diesen Tagen, qubit-Zählung ist eine irreführende Zahl, die für das Verständnis, wie mächtig ein Quanten-computer ist. Es ist mehr über, wie gut diese geeignet sind.
“Wenn man sich in der raw gate count oder qubit-zahlen oder treue, es sagt nicht die ganze Geschichte,” sagte Christopher Monroe, IonQ ist co-Gründer und chief executive, und ein Physik-professor an der Universität von Maryland. “Was wir versuchen zu schieben ist, ist die Idee, dass mit standard-Metriken,” wie Algorithmus, der performance, ist mehr nützlich für den Vergleich von Quanten-Computern.
Quanten-Computer ” Strom kommt aus, wie Sie erleichtern es, Probleme in qubits statt bits verwendet, die in klassischen computing. Beide qubits und bits sind zwei-Zustand-Systeme, wie die Schalter eingestellt werden können, um entweder “null” oder “eins”. Aber während der Berechnung qubits sind beide ein bisschen null und ein bisschen, und können sich verwickeln, wobei für die Kombination von Staaten, so dass man es nicht kann beschrieben werden, ohne die anderen (denken, für zwei qubits, können Sie ein wenig zero-zero, ein bisschen null -, ein bisschen eins-null, und ein wenig one-one). Sobald die Berechnung abgeschlossen ist, die qubits Rückkehr Nullen und Einsen genauso wie normale bits, aber die Mathematik hat, dass Sie es eines Tages vielleicht leistungsfähige Anwendungen für maschinelles lernen, Modellierung von Molekülen für die Medikamentenentwicklung, oder cybersecurity.
Dies ist, wie Quanten-Computer funktionieren in der Theorie, sondern baute eine wirklich funktionsfähige Maschine ist eine Herausforderung, denn qubits verlieren schnell Ihre Quanten-Natur durch schubsen von der äußeren Umgebung. Der Schlüssel zum Aufbau einer solchen Vorrichtung ist die Suche nach einem quantum-system, dass wirken kann als qubit. IBM, Google und Rigetti haben alle verwendet werden, das Verhalten von Elektronen, die durch supraleitende Draht zu schaffen, eine zwei-Staaten-quantum-system. Andere, wie IonQ, verwenden Sie stattdessen die Atome selbst, wo jedes qubit ist ein individuelles atom in Position gehalten von Lasern, die beiden qubit-Zustände sind ein paar von Elektronen-Energie-Niveaus und die Zustände sind kontrolliert und gemessen wird mit speziellen laser-Impulse.
IonQ berichtet, dass seine Maschine gebaut werden könnte, so groß wie 160 qubits, aber es hat nur ausgeführt, Rechenoperationen, oder “Tore”, auf 79 qubits. Dies bedeutet nicht viel. Stattdessen ist es wichtig zu beachten, dass die ein – und zwei-qubit-gate-fidelities sind 99,97 Prozent und 99 Prozent—das bedeutet nur, dass, wenn Sie versuchen, führen Sie eine Berechnung auf einem oder zwei qubits, dem computer, gibt das erwartete Ergebnis die meisten, aber nicht alle, der Zeit.
Die Forscher führten ein Algorithmus, stützte sich auf 11 der qubits, der sogenannten Bernstein-Vazirani-Algorithmus, der zurückgegeben wird der erwartete Wert 73 Prozent der Zeit. Eine herkömmliche computer-Simulation eines Quantencomputers Abschluss dieser Algorithmus nur 0,2 Prozent der Zeit—ein Vortrag von der University of Texas professor Scott Aaronson erklärte, dass dies ein Algorithmus entwickelt, “um, was ein Quantencomputer in der Lage, das zu tun.”
Nun, Sie wollen wahrscheinlich wissen, ob dies “gut”. Im Zusammenhang, es ist sehr gut, vielleicht besser als jeder Quanten-computer um, Sydney Schreppler, ein postdoctoral fellow in der Physik an der University of California, Berkeley, sagte Gizmodo. “Vergleichen kann man IonQ Bericht von 11 vollständig verbunden qubits mit >99 Prozent zwei-qubit-Gatter-fidelity durchschnittlich fidelities in der Mitte der 80er Jahre bis Mitte der 90er Jahre für kommerzielle supraleitenden chips mit ähnlichen qubit-zahlen,” sagte Sie, unter Berufung auf eine aktuelle Quantum Computing Report post.
Und im Gegensatz zu den Konkurrenten, IonQ die qubits vollständig verbunden; im Grunde, in den Algorithmus, jeder schüttelt Hände mit allen anderen. “Die Mitglieder des IonQ-team darauf hin, dass die verbesserte Konnektivität von ion-basierte Quanten-Computer lässt Sie laufen Quanten-algorithmen mit weniger Schritten und bessere treue,” Schreppler sagte. “Dies ist wahrscheinlich trägt zu den hohen beobachteten Erfolgsquote von Bernstein-Vazirani-Algorithmus hier.”
Dies ist noch bei weitem nicht die Fehler behoben computer der Zukunft erfordern würde, dass Millionen von qubits anstelle von einem Dutzend oder ein Dutzend. Aber es ist ein starker Anwärter in der neuen ära des laut, aber potentiell nützliche intermediate-scale quantum Computer. Was Sie nützlich sein wird, obwohl, ist unklar.
IonQ wird weiterhin die Entwicklung der Hard-und software, die Verbesserung der laser-Controller, mit denen seine Wissenschaftler, um Berechnungen auf dem Gerät. Darüber hinaus planen Sie, die “laden führende Akteure in Regierung und Industrie in einer privaten beta-test-Systeme”, nach einer Pressemitteilung. Jetzt haben die Wissenschaftler herausfinden, was Sie wirklich tun mit diesen Dingen.
“Das eigentliche problem in dem Bereich ist, dass wir nicht wissen, die killer-app der Quanten-Computer noch”, sagte Monroe. “Wir haben Sie zu bauen und herauszufinden, wo Sie Resonanz finden wird.”
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