Een ion chainImage: Christopher Monroe (Universiteit van Maryland)
Een startup gevestigd in Maryland heeft uitgebracht en getest in een indrukwekkende nieuwe quantum computer die demonstreert de kracht van een af en toe over het hoofd gezien quantum computing-architectuur.
Bedrijven als IBM, Google, en Rigetti zijn het ontwikkelen van nieuwe soorten van computer-processors die zijn gebaseerd op de wiskunde van de subatomaire deeltjes tot de mogelijk uit te voeren berekeningen moeilijk voor klassieke computers te doen. Deze apparaten maken gebruik van sverkhprovodnikov als basis voor hun qubits. Een bedrijf met de naam IonQ, echter, heeft nu aangekondigd een state-of-the-art systeem, dat is gebaseerd op de quantum-aard van de atomen zelf, en het is een van de best presterende quantum computers nog.
Hoeveel qubits, of quantum bits, bestaat het? Goed, deze dagen, qubit graaf is een misleidend cijfer voor het begrijpen van hoe krachtig een quantum computer. Het is meer over hoe goed deze qubits zijn.
“Als je kijkt naar raw” gate count of qubit nummers of trouw, het vertelt niet het hele verhaal,” zei Christopher Monroe, IonQ ‘ s mede-oprichter en chief executive en een natuurkunde professor aan de Universiteit van Maryland. “Wat we proberen te druk is op het idee dat met standaard metrics,” zoals algoritme prestaties, is meer handig voor het vergelijken van quantum computers.
Quantum computers’ macht komt van hoe ze het vereenvoudigen van de problemen in qubits, in plaats van de bits die gebruikt worden in de klassieke computing. Zowel qubits en bits zijn twee-state-systemen, zoals schakelaars die kunnen worden ingesteld op “nul” of “één.” Maar tijdens de berekening qubits zijn allebei een beetje nul en een beetje, en kan verstrikken, met een gecombineerde staten, zodat men kan niet beschreven worden zonder de andere (denken, voor twee qubits, ze kan een beetje nul-nul, een beetje nul-een, een beetje een-nul, en een beetje one-one). Zodra de berekening is voltooid, is de qubits terug nullen en enen net als gewone bits, maar de wiskunde die ze kreeg er kan op een dag hebben de krachtige toepassingen in de machine learning, het modelleren van moleculen voor de ontwikkeling van geneesmiddelen, of cybersecurity.
Dit is hoe quantum computers werken in theorie, maar het bouwen van een echt functionele machine is een uitdaging, omdat qubits verliezen snel hun quantum natuur door duwtjes van de externe omgeving. De sleutel tot het bouwen van een dergelijk apparaat is het vinden van een quantum systeem dat op kan treden als het qubit. IBM, Google, en Rigetti hebben al gebruikt van het gedrag van de elektronen stromen door de supergeleidende draad te maken van een twee-state quantum systeem. Anderen, zoals IonQ, in plaats daarvan gebruik van de atomen zelf, waar elke qubit is een individueel atoom op zijn plaats gehouden door lasers, de twee qubit staten zijn een paar van de elektronen energie-niveaus, en de qubits worden gecontroleerd en gemeten met een speciale laser pulsen.
IonQ rapporten die de machine kan worden gebouwd zo groot als 160 qubits, al is het alleen uitgevoerd computing activiteiten, of “gates”, op 79 qubits. Dit betekent niet veel. In plaats daarvan, het is belangrijk op te merken dat de één – en twee-qubit gate fidelities zijn 99.97% en 99 procent, dit betekend dat als u probeert een berekening uit te voeren op één of twee qubits, de computer geeft een verwacht resultaat de meeste, maar niet alle van de tijd.
De onderzoekers hadden een algoritme dat gebruikt wordt op 11 van de qubits, genaamd de Bernstein-Vazirani algoritme, die terug de verwachte waarde 73 procent van de tijd. Een conventionele computer simuleren van een quantum computer ingevuld dit algoritme slechts 0,2 procent van de tijd—een lezing van de Universiteit van Texas professor Scott Aaronson uitgelegd dat dit is een algoritme ontworpen “rond wat een quantum computer zou kunnen doen.”
Nu, wilt u waarschijnlijk weten of dit “goed”. In deze context is het erg goed, misschien wel beter dan een quantum computer, Sydney Schreppler, een postdoctoraal onderzoeker in de fysica aan de Universiteit van Californië, Berkeley, vertelde Gizmodo. “Je kunt het vergelijken IonQ het rapport van 11 volledig aangesloten qubits met >99 procent twee-qubit gate trouw aan de gemiddelde fidelities in het midden van de jaren 80 tot midden jaren 90 voor commerciële supergeleidende chips met soortgelijke qubit nummers,” zei ze, verwijzend naar een recente Quantum Computing post Melden.
En in tegenstelling tot de concurrenten, IonQ de qubits zijn aangesloten; kortom, in het algoritme, elk schudt handen met alle anderen. “De leden van de IonQ team erop wijzen dat de verbeterde connectiviteit van de ion-op basis van quantum computers laat ze uitvoeren quantum algoritmes met minder stappen en beter trouw,” Schreppler zei. “Dit is waarschijnlijk draagt bij aan de hoge waargenomen succes van de Bernstein-Vazirani algoritme hier.”
Dit is nog nergens in de buurt van de fouten gecorrigeerd computer van de toekomst dat zou betekenen dat miljoenen qubits in plaats van een dozijn of tientallen. Maar het is een krachtige mededinger in het nieuwe tijdperk van veel lawaai maar mogelijk nuttig intermediair-schaal quantum computers. Wat zullen ze nuttig voor zijn, is echter onduidelijk.
IonQ zal doorgaan met het ontwikkelen van de hardware en software, het verbeteren van de laser controllers dat de wetenschappers voor het uitvoeren van berekeningen op het toestel. Daarnaast zijn ze van plan om “uit te nodigen toonaangevende spelers in de overheid en de industrie om een private beta test van de systemen”, aldus een persbericht. Nu hebben wetenschappers om erachter te komen wat te doen met deze dingen.
“Het echte probleem in het gebied is dat we niet weten wat de killer app van quantum computers nog niet,” zei Monroe. “We hebben om ze te bouwen en uit te vinden waar ze resoneren.”
Deel Dit Verhaal