En ion-chainImage: Christopher Monroe (University of Maryland)
En start baseret i Maryland har udgivet og testet en imponerende nye quantum computer, der viser effekt af en undertiden overset quantum computing-arkitektur.
Virksomheder som IBM, Google, og Rigetti er ved at udvikle nye former for computer-processorer, som er afhængige af matematik af subatomare partikler til potentielt at udføre beregninger svært for klassiske computere at gøre. Disse enheder bruger superledere, som grundlag for deres qubits. Et firma, kaldet IonQ, men har nu offentliggjort en state-of-the-art-system, der bygger på quantum karakter af atomer i sig selv, og det er en af de bedste quantum computere endnu.
Hvor mange qubits, eller kvante-bits, har det? Nå, i disse dage, bendt greve er en misvisende tal for at forstå, hvor stærk en kvante-computer er. Det er mere om, hvor gode disse qubits er.
“Hvis du ser på rå gateantal eller farsere numre eller troskab, det fortæller ikke hele historien,” sagde Christopher Monroe, IonQ er medstifter og administrerende direktør og en fysik professor ved University of Maryland. “Det, vi prøver at presse på, er ideen om, at der standard målinger,” som algoritme resultater, der er mere brugbare for sammenligning af kvante-computere.
Kvante-computere ” magten kommer fra, hvordan de forenkle problemer i qubits, snarere end de bits, der anvendes i klassisk design. Både qubits og bits er to-stats-systemer, som de parametre, der kan indstilles til enten “nul” eller “one”. Men under beregningen, qubits er både en lille smule nul og en lille smule, og kan vikle, at tage på en kombineret medlemsstater, således at man ikke kan beskrives uden den anden (tror, for to qubits, de kan være en lille smule nul-nul, en lille smule nul-en, en lille smule et-nul, og en lille smule one-one). Når beregningen er færdig, qubits vende tilbage nuller og ettaller, ligesom almindelige stumper, men den matematik, der fik dem der måske en dag har effektive programmer i machine learning, modellering molekyler til udvikling af medicin, eller cybersecurity.
Dette er, hvordan en kvantecomputer virker i teorien, men at opbygge en virkelig funktionel maskine er en udfordring, fordi qubits hurtigt mister deres quantum karakter på grund af puf fra det eksterne miljø. Nøglen til at opbygge en sådan anordning er at finde et kvante-system, der kan fungere som bendt. IBM, Google, og Rigetti har alle brugt opførslen af elektroner, der strømmer gennem superledende tråd til at skabe en to-stats-quantum system. Andre, som IonQ, i stedet bruger atomer selv, hvor hver bendt er et enkelt atom holdt på plads af lasere, de to bendt stater, er et par af elektron-energi-niveauer, og qubits er kontrolleret og målt med en speciel laser pulser.
IonQ rapporter om, at dens maskine kan være bygget så stort som 160 qubits, selv om det kun har udført design og operationer, eller “gates” på 79 qubits. Dette betyder ikke så meget. I stedet, det er vigtigt at bemærke, at dens en – og to-bendt gate fidelities er 99.97% og 99 procent—det betyder bare, at hvis du forsøger at udføre en beregning på et eller to qubits, vender computeren tilbage til et forventet resultat, de fleste af, men ikke alle, den gang.
Forskerne kørte en algoritme, der var afhængige af 11 af qubits, kaldet Bernstein-Vazirani algoritme, der returnerede den forventede værdi 73 procent af tiden. En konventionel computer, der simulerer en quantum computer afsluttet denne algoritme kun 0,2 procent af den tid,—et foredrag fra University of Texas professor Scott Aaronson forklarede, at det ikke er en algoritme, der “omkring, hvad en kvantecomputer ville være i stand til at gøre.”
Nu, har du sandsynligvis ønsker at vide, hvis dette er “god”. I en kontekst, er det meget godt, måske bedre end nogen quantum computer rundt, Sydney Schreppler, en postdoc-stipendiat i fysik på University of California, Berkeley, fortalte Gizmodo. “Du kan sammenligne IonQ rapport af 11 tilsluttet qubits med >99 procent to-bendt gate troskab til den gennemsnitlige fidelities i midten af 80’erne til midten af 90’erne for kommercielle superledende chips med lignende bendt numre,” sagde hun, citerer en nylig Quantum Computing Rapport indlæg.
Og i modsætning til konkurrenterne, IonQ er qubits er fuldt tilsluttet, dybest set, i den algoritme, der hver ryster hænder med alle de andre. “Medlemmer af IonQ hold gerne påpege, at den øgede tilslutning af ion-baseret quantum computere lader dem køre quantum algoritmer med færre trin og bedre troskab,” Schreppler sagde. “Dette er sandsynligvis bidrager til den høje observeret succesrate af Bernstein-Vazirani algoritme her.”
Dette er stadig ikke i nærheden af fejl-rettet computeren i fremtiden, at ville kræve millioner af qubits i stedet for en halv snes eller snesevis. Men det er en stærk udfordrer i den nye æra af støjende, men potentielt egnede mellemliggende skala kvantecomputer. Hvad de vil være nyttige for det, er dog uklart.
IonQ vil fortsætte med at udvikle sin hardware og software, forbedre laser-controllere, der giver sine forskere til at udføre beregninger på enheden. Derudover har de planer om at “invitere førende spillere i det offentlige og i industrien til en privat beta-test af deres systemer,” ifølge en pressemeddelelse. Nu har forskerne at finde ud af, hvad man rent faktisk gør disse ting.
“Det virkelige problem på området er, at vi ikke kender den killer app, kvantemekaniske computere endnu,” sagde Han. “Vi er nødt til at bygge dem, og finde ud af, hvor de vil give genlyd.”
Dele Denne Historie