Smíšený

Vědci simulují kvantové výpočty na tradičním počítači

Vědci simulují kvantové výpočty na tradičním počítači

Vědci z Linköping University vytvořili simulaci kvantového výpočtu, kterou lze použít na tradičním počítači. Simulace podle nich ukazuje, jak bude kvantový počítač skutečně fungovat.

Výzkumný tým věří, že jejich práce pomůže pokročit v kvantovém výpočtu - oboru superpočítání, který k provádění výpočtu využívá kvantově-mechanické jevy, jako je zapletení a superpozice.

SOUVISEJÍCÍ: CO SE PŘESNĚ ZMĚNÍ VÝPOČETNÍ VÝPOČET?

Předefinování superpočítačů

Kvantový počítač se má stát realitou - a miliardy dolarů výzkumné úsilí ve Švédsku má za cíl uvolnit jeden během příštích deseti let. EU rovněž určila kvantovou technologii jako jeden ze svých stěžejních projektů.

Očekává se, že tato technologie se stane neuvěřitelně důležitou v simulacích biologických, chemických a fyzikálních systémů, které jsou příliš složité i pro ty nejvýkonnější superpočítače současnosti.

Existuje však mnoho věcí, které zatím nevíme o tom, jak budou kvantové počítače fungovat.

Nyní profesor Jan-Åke Larsson a jeho doktorand Niklas Johansson z divize pro kódování informací na katedře elektrotechniky na Linköping University poskytli simulaci, která podle nich pomáhá uživatelům porozumět fungování kvantového počítače a proč tomu tak je je výkonnější než klasický počítač.

„Naše výsledky by měly být velmi významné při určování toho, jak stavět kvantové počítače,“ uvedl profesor Jan-Åke Larsson v tiskové zprávě. Výsledky týmů byly publikovány ve vědeckém časopiseEntropie.

„Ukázali jsme, že hlavní rozdíl spočívá v tom, že kvantové počítače mají pro každý bit dva stupně volnosti. Simulací dalšího stupně volnosti v klasickém počítači můžeme spustit některé z algoritmů stejnou rychlostí, jaké by dosáhly v kvantový počítač “, říká Jan-Åke Larsson.

Volal se simulační nástroj vědců Logika kvantové simulace nebo QSL. Systém simuluje činnost kvantového počítače pomocí starého dobrého klasického počítače.

Jak to funguje

Bit, nejmenší jednotka dat v počítači, může trvat pouze hodnota jedna nebo nula, ale kvantový bit (qubit) může mít všechny hodnoty mezi nimi. Kvantové počítače jako takové nepotřebují zpracovávat mnoho operací pro každý provedený výpočet.

Nástroj vědců to simuluje povolenímjeden stupeň volnosti navíc pro každý bit, který je součástí výpočtu zpracování.

„Každý bit má dva stupně volnosti: lze jej porovnat s mechanickým systémem, ve kterém má každá část dva stupně volnosti - polohu a rychlost. V tomto případě se zabýváme výpočtovými bity - které nesou informace o výsledku funkce a fázové bity - které přenášejí informace o struktuře funkce, “vysvětluje Jan-Åke Larsson.

Vědci již použili QSL ke studiu některých kvantových algoritmů. Výzkumníci tvrdí, že několik algoritmů simulovaných v QSL běží tak rychle, jako by to bylo v kvantovém počítači.

„Výsledek ukazuje, že vyšší rychlost v kvantových počítačích vychází z jejich schopnosti ukládat, zpracovávat a načítat informace v jednom dalším stupni svobody přenášení informací. To nám umožňuje lépe porozumět tomu, jak kvantové počítače fungují. Také by tyto znalosti měly umožnit snazší stavět kvantové počítače, protože víme, která vlastnost je nejdůležitější, aby kvantový počítač fungoval podle očekávání, “říká Jan-Åke Larsson.

Systém ukazuje velké sliby, když pomáhá studentům porozumět tomu, jak funguje kvantová práce na počítači.

Například QSL lze použít k pochopení kvantové kryptografie a kvantové teleportace, stejně jako některých výpočetních algoritmů, jako je Shorův algoritmus pro faktorizaci.

A co víc, fungující simulace je skvělým nástrojem pro všechny vědce, kteří hledají způsoby, jak kvantové výpočty v budoucnu výrazně změní výpočetní prostředí.


Podívejte se na video: Kvantová teorie - Lekce 1. (Leden 2022).