В ближайшие недели мы опубликуем серию из двух частей, подробно описывающих наше недавнее исследование квантовых вычислений.
Автор: Тайлер Джонс
Вступая в 20-й век, начинающему физику можно простить чувство, что основные законы Вселенной почти открыты. Среднестатистическому гражданину XIX века казалось, что правила классической механики диктуют поведение всех известных объектов, от типичного яблока, падающего на голову Исаака Ньютона, до вращения планет вокруг Солнца. Поведение в любом макроскопическом масштабе, казалось, неуклонно подчиняется этим законам, в то время как будущие модели, несомненно, будут описывать более сложную комбинацию этих самых основных законов.
Вы можете себе представить, насколько изменилась область физики, когда пионеры квантовой механики (в том числе Шредингер, Гейзенберг и Эйнштейн) наткнулись на тот факт, что эти законы совершенно неприменимы на микроскопическом уровне. В самом деле, поведение, наблюдаемое и объясняемое классической механикой, было просто крупномасштабным обобщением этого невероятно неинтуитивного мелкомасштабного поведения, которое основывалось на таких принципах, как невозможность узнать скорость и положение объекта одновременно, и волновое поведение. интерференция между объектами, которые давно были признаны частицами.
Исследователи приступили к работе над созданием модели, которая включила это новое поведение в наше понимание Вселенной, и сегодня нам посчастливилось жить во времена, когда эти леса были возведены. Текущая проблема заключается в использовании этих вновь открытых законов для улучшения уже созданных нами технологий или для полного изменения парадигмы. Этот вызов побуждает искать способ надежно улучшить процесс вычислений с помощью квантовой механики.
Обычно двухуровневый вычислительный бит принимает значение либо ноль, либо единицу. Как вы могли догадаться, квантовая механика полностью игнорирует это понятие в пользу своих собственных законов. Считается, что дополнительная степень свободы, предоставляемая квантово-механической интерпретацией бита, в принципе, должна обеспечивать более быстрое вычисление для определенного класса сложных задач, которые не могут быть решены с помощью классического компьютера.
На самом деле, это более быстрое вычисление еще не достигнуто, в основном из-за сложности обработки этих квантовых битов; Эти проблемы вызваны тем фактом, что квантовые биты ведут себя хорошо только тогда, когда они полностью изолированы от своего внешнего окружения. К сожалению, необходим некоторый уровень контроля над этими битами, чтобы манипулировать ими для вычислений. Интуитивно понятно, что контроль и изоляция - очень сложные задачи, которые нужно выполнять вместе.
По сути, это проблема, в решении которой мы хотим внести свой вклад; найти способ манипулировать квантовыми битами очень специфическими способами для выполнения определенных вычислений, при этом не нарушая их таким образом, что вычисления становятся бесполезными.
В ближайшие недели мы опубликуем серию из двух частей, подробно описывающих наше недавнее исследование квантовых вычислений. В части I этой серии мы углубимся в использование квантовой механики для облегчения эффективных вычислений. Затем, когда мы стремимся разрешить парадокс одновременного контроля и изоляции квантовых битов, во второй части будет обсуждаться, как мы намерены передать проблему машинам посредством обучения с подкреплением.
