|
Фотонные кубиты бросают вызов ИИ
|
|
|
|
В эпоху, когда ИИ и данные являются движущей силой научной революции, технология квантовых вычислений становится еще одним фактором, меняющим правила игры в разработке новых лекарств и материалов.
|
|
|
|
Исследовательская группа доктора Хянг-Таг Лима из Центра квантовых технологий Корейского института науки и технологий (KIST) внедрила алгоритм квантовых вычислений, который позволяет оценивать расстояния между атомными связями и энергии основного состояния с химической точностью, используя меньше ресурсов, чем обычные методы, и преуспела в выполнении точных вычислений без использования специальных инструментов. необходимость в дополнительных методах устранения квантовых ошибок. Работа опубликована в журнале Science Advances.
|
|
|
|
Недостатком квантовых компьютеров на современном уровне является быстрое увеличение числа ошибок по мере увеличения вычислительного пространства. Чтобы преодолеть это, был разработан метод вариационного квантового собственного решения (VQE), который сочетает в себе преимущества классических и квантовых компьютеров.
|
|
|
|
VQE - это гибридный алгоритм, разработанный для совместного использования квантового процессора (QPU) и классического процессора (CPU) для выполнения более быстрых вычислений.
|
|
|
|
|
|
|
Глобальные исследовательские группы, включая IBM и Google, исследуют это в различных квантовых системах, включая сверхпроводящие и системы с захваченными ионами. Однако VQE на основе кубитов в настоящее время реализован только на 2 кубитах в фотонных системах и на 12 кубитах в сверхпроводящих системах и сталкивается с проблемами ошибок, которые затрудняют масштабирование, когда требуется больше кубитов и сложные вычисления.
|
|
|
|
Вместо кубитов команда использовала многомерную форму квантовой информации, называемую кудит. Кудит - это квантовая единица, которая может иметь множество состояний, включая 0, 1 и 2, в дополнение к 0 и 1, которые могут представлять традиционные кубиты, что выгодно для сложных квантовых вычислений.
|
|
|
|
В этом исследовании qudit был реализован на основе состояния орбитального углового момента одиночного фотона, а пространственное расширение стало возможным благодаря регулировке фазы фотона с помощью голографических изображений. Это позволило выполнять вычисления с высокой размерностью без сложных квантовых элементов, что уменьшило количество ошибок.
|
|
|
|
Команда использовала этот метод для выполнения квантово-химических расчетов с помощью VQE, чтобы оценить длину связи между молекулами водорода в четырех измерениях и молекулами гидрида лития (LiH) в 16 измерениях - впервые 16-мерные расчеты были реализованы в фотонных системах.
|
|
|
|
В то время как обычные VQE от IBM, Google и других компаний являются необходимыми методами устранения ошибок для обеспечения точности химического анализа, VQE, разработанный командой KIST, достиг химической точности без каких-либо методов устранения ошибок. Это демонстрирует, насколько высокой точности можно достичь при меньших затратах ресурсов, и демонстрирует потенциал для широкого применения в отраслях, где важны молекулярные свойства. Ожидается, что это также будет полезно при решении сложных задач, таких как моделирование климата.
|
|
|
|
"Благодаря технологии квантовых вычислений на основе qudit, которая позволяет достичь химической точности с меньшими затратами ресурсов, мы ожидаем, что она будет использоваться в различных практических областях, таких как разработка новых лекарств и повышение производительности аккумуляторов", - сказал доктор Хианг-Таг Лим из KIST.
|
|
|
|
Источник
|
