Mitmesugust

Teadlased simuleerivad kvantarvutusi traditsioonilises arvutis

Teadlased simuleerivad kvantarvutusi traditsioonilises arvutis

Linköpingi ülikooli teadlased on loonud kvantarvutuste simulatsiooni, mida saab kasutada traditsioonilises arvutis. Simulatsioon näitab nende sõnul, kuidas kvantarvuti tegelikult töötab.

Uurimisrühm usub, et nende töö aitab edendada kvantarvutusi - superarvutuste valdkond, mis kasutab arvutuste tegemiseks selliseid kvantmehaanilisi nähtusi nagu sidumine ja superpositsioon.

SEOTUD: MIDA MUUTAB KVANTIUMI ARVUTAMINE?

Superarvutite ümberdefineerimine

Kvantarvuti peaks saama reaalsuseks - a miljard dollarit teadustöö on Rootsis suunatud järgmise kümne aasta jooksul. Samuti on EL määranud üheks oma juhtprojektiks kvanttehnoloogia.

Eeldatakse, et tehnoloogia muutub uskumatult oluliseks bioloogiliste, keemiliste ja füüsikaliste süsteemide simulatsioonides, mis on isegi tänapäeva kõige võimsamate superarvutite jaoks liiga keerulised.

Kvantarvutite toimimise kohta pole aga veel palju teada.

Nüüd on Linköpingi ülikooli elektrotehnika osakonna infokodeerimise osakonna professor Jan-Åke Larsson ja tema doktorant Niklas Johansson pakkunud simulatsiooni, mis nende sõnul aitab kasutajatel mõista kvantarvuti toimimist ja miks see on võimsam kui klassikaline arvuti.

"Meie tulemused peaksid olema kvantarvutite ehitamise määramisel väga olulised," ütles professor Jan-Åke Larsson pressiteates. Meeskondade tulemused on avaldatud teadusajakirjasEntroopia.

"Oleme näidanud, et peamine erinevus seisneb selles, et kvantarvutitel on iga biti jaoks kaks vabadusastet. Täiendava vabadusastme simuleerimisega klassikalises arvutis saame käivitada mõnda algoritmi sama kiirusega, nagu nad saavutaksid kvantarvuti ", ütleb Jan-Åke Larsson.

Teadlaste simulatsioonivahendit nimetatakse Quantum Simulation Logic ehk QSL. Süsteem simuleerib kvantarvuti tööd vana hea klassikalise arvuti abil.

Kuidas see töötab

Natuke, arvuti väikseim andmeühik, võib võtta ainult väärtus üks või null, kuid kvantbitt (kubit) võib võtta kõik väärtused vahele. Kvantarvutid kui sellised ei pea iga arvutuse jaoks palju toiminguid töötlema.

Teadlaste tööriist simuleerib seda lubadesüks täiendav vabadusaste iga bitti jaoks, mis on osa töötlemise arvutusest.

"Igal bitil on kaks vabadusastet: seda saab võrrelda mehaanilise süsteemiga, kus igal osal on kaks vabadusastet - asend ja kiirus. Sel juhul tegeleme arvutusbittidega, mis kannavad teavet funktsiooni tulemuse kohta ja faasibitid - mis kannavad teavet funktsiooni struktuuri kohta ", selgitab Jan-Åke Larsson.

Teadlased on juba kasutanud QSL-i mõnede kvantalgoritmide uurimiseks. Mitmed QSL-is simuleeritud algoritmid töötavad sama kiiresti kui kvantarvutis, väidavad teadlased.

"Tulemus näitab, et suurem kiirus kvantarvutites tuleneb nende võimest salvestada, töödelda ja hankida teavet ühe täiendava teabe kandmise vabadusastmena. See võimaldab meil paremini mõista, kuidas kvantarvutid töötavad. Need teadmised peaksid selle ka tegema kvantarvutite ehitamine on lihtsam, kuna me teame, milline omadus on kvantarvuti ootuspäraseks tööks kõige olulisem ", ütleb Jan-Åke Larsson.

Süsteem näitab suurt lubadust aidata õpilastel mõista, kuidas kvantarvutus töötab.

Näiteks saab QSL-i abil mõista kvantkrüptograafiat ja kvantteleportatsiooni, aga ka mõningaid arvutusalgoritme, nagu näiteks Shori algoritm faktoriseerimiseks.

Veelgi enam, toimiv simulatsioon on suurepärane vahend kõigile teadlastele, kes uurivad võimalusi, kuidas kvantarvutus tulevikus arvutusmaastikku oluliselt muudab.