|
ИИ поможет сделать квантовые компьютеры реальностью
|
|
|
|
Может ли искусственный интеллект помочь преодолеть одно из самых серьезных препятствий на пути квантовых вычислений?
|
|
|
|
Новое исследование национального научного агентства Австралии показало, что ИИ может помочь устранить ошибки квантовых вычислений. Это ключевой шаг, который в один прекрасный день может привести к созданию квантовых компьютеров, решающих сложные задачи реального мира.
|
|
|
|
Исследование CSIRO, опубликованное в виде письма в исследовательском журнале Physical Review, впервые показало, что искусственный интеллект может помочь обрабатывать и устранять квантовые ошибки, известные как кубитный шум, которые порождаются природой квантовой физики.
|
|
|
|
Многие считают, что преодоление этих ошибок является самым серьезным препятствием для перехода современных квантовых компьютеров от эксперимента к инструменту.
|
|
|
|
В обычных компьютерах информация хранится и обрабатывается в "битах", которые работают по принципу двоичных чисел. Каждый бит может представлять либо 0, либо 1. Но квантовые вычислительные устройства состоят из квантовых битов, или "кубитов".
|
|
|
|
Они основаны на особых свойствах квантовой механики, что позволяет им представлять значения 0, 1 или оба значения одновременно. Ожидается, что это позволит высвободить огромную вычислительную мощность и решать задачи, недоступные обычным компьютерам.
|
|
|
Но хрупкая природа кубита также приводит к тому, что квантовые компьютеры генерируют "шум", или ошибки, в своих выходных данных. Чтобы преодолеть это, для обнаружения и исправления ошибок используются квантовые коды коррекции ошибок.
|
|
|
|
CSIRO внедрила декодер синдрома нейронной сети с искусственным интеллектом для обнаружения ошибок и внесения соответствующих исправлений. Руководитель группы CSIRO по квантовым системам Data61 доктор Мухаммад Усман сказал, что эта работа позволяет эффективно обрабатывать сложные ошибки на реальном квантовом оборудовании.
|
|
|
|
"Наша работа впервые показывает, что декодер на основе машинного обучения может, в принципе, обрабатывать информацию об ошибках, полученную непосредственно из измерений на устройствах IBM, и предлагать подходящие исправления, несмотря на очень сложную природу шума", - сказал он.
|
|
|
|
"В нашей работе мы не наблюдаем подавления ошибок при увеличении расстояния между кодами для исправления ошибок, как это теоретически предполагалось, из-за высокого уровня шума (выше порогового значения кода) в квантовых процессорах IBM".
|
|
|
|
Коды квантовой коррекции ошибок были разработаны для борьбы с физическим шумом, лежащим в основе кубитов, путем распространения логической информации по многим физическим кубитам.
|
|
|
|
Эти коды интерпретируют информацию об ошибках путем измерения стабилизаторов в решетке кубитов — так называемое измерение синдрома. Эффективная, быстрая и масштабируемая реализация дорогостоящего с точки зрения вычислений этапа обработки синдрома имеет решающее значение для общей производительности квантовых кодов коррекции ошибок.
|
|
|
|
Чтобы повысить эффективность этой коррекции, доктор Усман внедрил и обучил искусственную нейронную сеть для расшифровки синдрома.
|
|
|
|
Производительность нейросетевого декодера была непосредственно протестирована на квантовых процессорах IBM, что продемонстрировало его способность эффективно обрабатывать сложные ошибки, возникающие в реальном квантовом оборудовании, и вносить соответствующие исправления.
|
|
|
|
Исследования показывают, что по мере снижения частоты физических ошибок в течение следующих нескольких лет искусственный интеллект может обеспечить подавление ошибок при увеличении расстояния между кодами и даже достижение полной отказоустойчивости, когда расстояние между кодами становится достаточно большим.
|
|
|
|
Источник
|
