คอมพิวเตอร์ควอนตัม: ทะลุผ่าน 49 Qubit Simulation Barrier Simulation

คอมพิวเตอร์ควอนตัม: ทะลุผ่าน 49 Qubit Simulation Barrier Simulation เครดิตฟรี การคำนวณควอนตัมอยู่ที่ธรณีประตูของการแก้ปัญหาสำคัญที่ไม่สามารถคำนวณได้อย่างมีประสิทธิภาพหรือในทางปฏิบัติด้วยวิธีอื่นที่คลาสสิกกว่า การก้าวข้ามขีดจำกัดนี้จะทำให้เราต้องสร้าง ทดสอบ และใช้งานคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่เชื่อถือได้ด้วย 50 คิวบิตขึ้นไป สล็อต การบรรลุศักยภาพนี้จะต้องมีการก้าวกระโดดครั้งใหญ่ทั้งในด้านวิทยาศาสตร์และวิศวกรรม เพื่อช่วยในการก้าวกระโดด จำเป็นต้องมีวิธีในการทดสอบอุปกรณ์ควอนตัมและเพื่อเปรียบเทียบพฤติกรรมที่สังเกตได้กับพฤติกรรมที่ต้องการ เพื่อให้สามารถปรับปรุงการออกแบบ การผลิต และการทำงานของอุปกรณ์เหล่านี้เมื่อเวลาผ่านไป โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ในการทดสอบว่าผลลัพธ์ที่วัดได้ซึ่งสังเกตได้จากอุปกรณ์ควอนตัมนั้นสอดคล้องกับวงจรควอนตัมที่กำลังดำเนินการอยู่หรือไม่ เราต้องการความสามารถในการคำนวณแอมพลิจูดควอนตัมที่คาดหวัง (ตัวเลขที่ซับซ้อนที่ใช้อธิบายพฤติกรรมของระบบ) สำหรับผลลัพธ์เหล่านั้นเพื่อทดสอบ วงจรโดยพลการ วงจรควอนตัมสามารถคิดได้ว่าเป็นชุดคำสั่ง (เกต) ที่ส่งไปยังอุปกรณ์ควอนตัมเพื่อทำการคำนวณความต้องการนั้นทำให้เรามีปัญหา …

อนาคตคือควอนตัม

อนาคตคือควอนตัม เครดิตฟรี บางส่วนของความก้าวหน้าทางเทคนิคที่สำคัญที่สุดของ 20 THศตวรรษที่ถูกเปิดใช้งานโดยทศวรรษที่ผ่านมาของการสำรวจทางวิทยาศาสตร์ขั้นพื้นฐานที่มีวัตถุประสงค์เริ่มแรกเป็นเพียงที่จะขยายความเข้าใจของมนุษย์ เมื่อไอน์สไตน์ค้นพบสัมพัทธภาพ เขาไม่รู้ว่าวันหนึ่งมันจะเป็นส่วนสำคัญของระบบนำทางสมัยใหม่ นั่นคือเรื่องราวของวิทยาศาสตร์ควอนตัมเรามาไกลตั้งแต่ยุคแรกสุดของทฤษฎีข้อมูลควอนตัม เมื่อ IBM Fellow Charlie Bennettและผู้บุกเบิกวิทยาศาสตร์สารสนเทศควอนตัมคนอื่นๆ ได้สร้างรากฐานที่ก่อให้เกิดชุมชนวิทยาศาสตร์ที่เจริญรุ่งเรือง ทุกวันนี้ ชุมชนเดียวกันนี้มีความก้าวหน้ามากพอที่ระบบจริงที่เก่าที่สุด ซึ่งสามารถใช้การทำนายทางทฤษฎีได้ถูกสร้างขึ้นต่อหน้าต่อตาเรา สล็อต อัตราความก้าวหน้ามีความโดดเด่น หนึ่งปีครึ่งที่แล้ว เราได้นำเครื่องต้นแบบ 5 บิตของIBM Q มาสู่ระบบคลาวด์ และทำให้โลกใช้งานได้ สำรวจ และเรียนรู้จากมัน อีกหนึ่งปีต่อมา เราได้เพิ่มอุปกรณ์เครื่องที่สองที่มี …

เครื่องจำลองประสิทธิภาพสูงแบบเปิดสำหรับวงจรควอนตัม

เครื่องจำลองประสิทธิภาพสูงแบบเปิดสำหรับวงจรควอนตัม เครดิตฟรี การปรับใช้ HPC ของ QISKitความสนใจที่เพิ่มขึ้นในการคำนวณควอนตัมเมื่อเร็ว ๆ นี้ส่วนใหญ่มาจากแนวทางของ “ข้อได้เปรียบของควอนตัม” ซึ่งเป็นจุดที่คอมพิวเตอร์ควอนตัมจะเกินความสามารถของซูเปอร์คอมพิวเตอร์คลาสสิกที่ใหญ่ที่สุดเมื่อนำไปใช้กับกรณีการใช้งานแอปพลิเคชันที่เกี่ยวข้องและสำคัญ ในทางกลับกัน การจำลองการคำนวณด้วยควอนตัมเป็นองค์ประกอบสำคัญในการพัฒนาแอปพลิเคชันและไลบรารีควอนตัม การจำลองขนาดใหญ่ของระบบควอนตัมในอุดมคติช่วยให้นักวิจัยสามารถดีบักแอปพลิเคชันของตนเพื่อใช้กับอุปกรณ์ซึ่งจะพร้อมใช้งานในอนาคต ในขณะที่การจำลองเสียงที่มีความเที่ยงตรงสูงช่วยให้นักวิจัยสามารถตรวจสอบ ภายใต้เงื่อนไขที่ควบคุมได้ พฤติกรรมและประสิทธิภาพของไลบรารี ระบบควอนตัมที่สมจริงและทันสมัย สล็อต เกือบหนึ่งปีที่ผ่านมา เพื่อเตรียมพร้อมสำหรับการใช้ระบบควอนตัมสำหรับการคำนวณอย่างกว้างขวางยิ่งขึ้น IBM Research ได้จัดทำQuantum Information Software Kit (QISKit)ให้กับทุกคนที่สนใจเรียนรู้วิธีเข้ารหัสและจำลองอัลกอริทึมที่ออกแบบมาสำหรับคอมพิวเตอร์ควอนตัม QISKit อนุญาตให้ผู้ใช้เรียกใช้โปรแกรมทดลองที่ใช้วงจรควอนตัมบนคอมพิวเตอร์ควอนตัมจริงหรือบนเครื่องจำลองวงจรควอนตัมที่ทำงานบนคอมพิวเตอร์แบบคลาสสิกในระบบคลาวด์หรือแล็ปท็อปอย่างที่ใครๆ คาดคิด …

อัดพลังให้มากขึ้นในอุปกรณ์ควอนตัม

อัดพลังให้มากขึ้นในอุปกรณ์ควอนตัม เครดิตฟรี เมื่อต้นปีนี้ที่งาน CES เราได้เปิดตัวหลักอุตสาหกรรม: IBM Q System Oneซึ่งเป็นระบบคอมพิวเตอร์ควอนตัมโดยประมาณสากลแบบบูรณาการตัวแรกของโลกสำหรับการใช้งานเชิงพาณิชย์ นำเทคโนโลยีที่อาจเปลี่ยนอุตสาหกรรมนี้ออกจากการตั้งค่าห้องปฏิบัติการแบบดั้งเดิมและในศูนย์ข้อมูลระบบคลาวด์ เป็นทั้งระบบควอนตัมขั้นสูงทางเทคนิคและประสิทธิภาพสูงสุดที่เราเคยสร้างมาที่IBM Researchในขณะที่เราก้าวหน้าในยุคของการคำนวณควอนตัม ประสิทธิภาพของระบบจะเป็นกุญแจสำคัญในการบรรลุ “ข้อได้เปรียบเชิงควอนตัม” — เมื่อเราสามารถแสดงให้เห็นได้อย่างชัดเจนถึงความได้เปรียบด้านประสิทธิภาพที่สำคัญกว่าคอมพิวเตอร์แบบคลาสสิกในปัจจุบัน ในบางกรณีการใช้งาน โดย “นัยสำคัญ” เราหมายความว่าการคำนวณควอนตัมเร็วกว่าการคำนวณแบบคลาสสิกหลายร้อยหรือหลายพันเท่า หรือต้องการหน่วยความจำเพียงเศษเสี้ยวที่คอมพิวเตอร์แบบคลาสสิกต้องการ หรือทำให้บางสิ่งเป็นไปได้ที่ไม่สามารถทำได้ในตอนนี้ คอมพิวเตอร์คลาสสิก สล็อต เราได้เปรียบเทียบ IBM Q System One โดยละเอียดแล้ว …

ว่าด้วยเรื่อง “ควอนตัมสูงสุด”

ว่าด้วยเรื่อง “ควอนตัมสูงสุด” เครดิตฟรี คอมพิวเตอร์ควอนตัมเริ่มเข้าใกล้ขีดจำกัดของการจำลองแบบคลาสสิกแล้ว และเป็นสิ่งสำคัญที่เราจะต้องดำเนินการเปรียบเทียบความก้าวหน้าต่อไปและถามว่าการจำลองนั้นยากเพียงใด นี่เป็นคำถามทางวิทยาศาสตร์ที่น่าสนใจความก้าวหน้าล่าสุดในการใช้คอมพิวเตอร์ควอนตัมที่มีผลในสองโปรเซสเซอร์ 53 คิวบิตหนึ่งจากกลุ่มเราใน IBM และอุปกรณ์ที่อธิบายไว้โดย Google ในบทความที่ตีพิมพ์ในวารสารNature ในรายงานฉบับนี้ เป็นที่ถกเถียงกันอยู่ว่าอุปกรณ์ของพวกเขามี “อำนาจสูงสุดของควอนตัม” และ “ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่ล้ำสมัยจะต้องใช้เวลาประมาณ 10,000 ปีในการทำงานที่เทียบเท่ากัน” เรายืนยันว่าการจำลองในอุดมคติของงานเดียวกันสามารถดำเนินการในระบบคลาสสิกใน 2.5 วันและมีความจงรักภักดีไกลมากขึ้น อันที่จริงแล้วนี่เป็นการประมาณการที่ระมัดระวังและเป็นกรณีที่แย่ที่สุด และเราคาดหวังว่าด้วยการปรับแต่งเพิ่มเติม ต้นทุนแบบคลาสสิกของการจำลองจะลดลงอีก สล็อต เนื่องจากความหมายดั้งเดิมของคำว่า “อำนาจสูงสุดของควอนตัม” ตามที่ John …

พิสูจน์ได้ว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่มีเสียงดังสามารถทำงานได้ดีกว่าเครื่องจักรแบบคลาสสิก

พิสูจน์ได้ว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่มีเสียงดังสามารถทำงานได้ดีกว่าเครื่องจักรแบบคลาสสิก เครดิตฟรี พลังการคำนวณเต็มรูปแบบของอุปกรณ์ควอนตัมในระยะสั้นที่มีเสียงดังสามารถปลดปล่อยออกมาได้โดยไม่ต้องจ่ายราคาสำหรับการแก้ไขข้อผิดพลาดของควอนตัมหรือไม่? ในบทความฉบับใหม่ ” ข้อได้เปรียบของควอนตัมกับวงจรตื้นที่มีเสียงดัง ” ทีมนักวิจัยระดับนานาชาติรวมทั้งตัวฉันเองพยายามที่จะตอบคำถามนั้นโดยพิสูจน์ให้เห็นถึงการแยกระหว่างพลังของควอนตัมที่มีเสียงดังและของการคำนวณแบบไม่มีเสียง ซึ่งเป็นไปตามข้อจำกัดทางเทคนิคบางประการ สล็อต ตีพิมพ์ในNature Physicsเอกสารของเราเสนอปัญหาการคำนวณที่เกี่ยวข้องกับเกมที่เรียกว่าMermin-Peres Magic Squareซึ่งสามารถแก้ไขได้อย่างมีประสิทธิภาพบนคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่มีเสียงดัง โดยที่ระดับเสียงต่ำกว่าค่าเกณฑ์คงที่ที่แน่นอน เราพิจารณาโมเดลการคำนวณแบบขนาน ซึ่งเลเยอร์ของเกทที่ไม่ทับซ้อนกันสามารถทำได้ในวงจรนาฬิกาเดียว กระดาษนี้แสดงให้เห็นว่าจำนวนรอบสัญญาณนาฬิกาที่จำเป็นในการแก้ปัญหา Magic Square นั้นมีขอบเขตบนโดยค่าคงที่ขนาดเล็กที่ไม่ขึ้นกับขนาดของปัญหา กล่าวอีกนัยหนึ่ง ปัญหาสามารถแก้ไขได้โดยอัลกอริทึมควอนตัมคู่ขนานในเวลาคงที่โดยไม่ขึ้นกับขนาดของปัญหา แม้ว่าจะมีการใช้งานอัลกอริทึมกับฮาร์ดแวร์ที่มีเสียงดังก็ตามผลลัพธ์ทางเทคนิคหลักของกระดาษนี้คือการสร้างความแข็งแบบคลาสสิกของปัญหา Magic Square ผู้เขียนร่วมของฉันจากมหาวิทยาลัยวอเตอร์ลูของแคนาดา มหาวิทยาลัยเทคนิคแห่งมิวนิกของเยอรมนี และศูนย์เทคโนโลยีควอนตัมของสิงคโปร์ และฉันแสดงให้เห็นว่าอัลกอริธึมคู่ขนานแบบคลาสสิกใดๆ …

ปริศนาควอนตัม: การสืบสวนของกลุ่มคลิฟฟอร์ดโดยไม่คาดคิดเผยให้เห็นการพิสูจน์ความได้เปรียบของควอนตัมใหม่

ปริศนาควอนตัม: การสืบสวนของกลุ่มคลิฟฟอร์ดโดยไม่คาดคิดเผยให้เห็นการพิสูจน์ความได้เปรียบของควอนตัมใหม่ เครดิตฟรี ในการวิจัย นักวิทยาศาสตร์มักออกเดินทางเพื่อค้นพบเพียงเพื่อจะพบว่างานของพวกเขาได้นำพวกเขาไปสู่ทิศทางใหม่โดยไม่คาดคิด เมื่อเราเริ่มสายการสืบสวนปัจจุบัน เป้าหมายคือเพื่อศึกษาคุณสมบัติโครงสร้างของกลุ่ม Clifford อธิบายชุดของการเปลี่ยนแปลงที่ก่อให้เกิดการพัวพัน มีบทบาทสำคัญในการแก้ไขข้อผิดพลาดการคำนวณควอนตัม และใช้ในการเปรียบเทียบ (สุ่ม) อย่างไรก็ตาม ในชุดของการค้นพบที่นำไปสู่อีกสิ่งหนึ่ง เราได้ค้นพบข้อพิสูจน์ทางคณิตศาสตร์ใหม่เกี่ยวกับความได้เปรียบของควอนตัม ซึ่งเป็นเกณฑ์ที่เข้าใจยากซึ่งคอมพิวเตอร์ควอนตัมมีประสิทธิภาพเหนือกว่าเครื่องจักรแบบดั้งเดิมในบางกรณี สล็อต พิมพ์ล่วงหน้า arXiv ของเรา ” วงจรที่ปราศจาก Hadamard แสดงโครงสร้างของกลุ่ม Clifford ” แสดงให้เห็นถึงการคำนวณที่เล็กที่สุดที่รู้จักซึ่งมีประสิทธิภาพมากกว่าเมื่อใช้ควอนตัมมากกว่าบนคอมพิวเตอร์แบบย้อนกลับแบบคลาสสิก โดยนับเกต 2 (qu) …

แผนงานของ IBM สำหรับการปรับขนาดเทคโนโลยีควอนตัม

แผนงานของ IBM สำหรับการปรับขนาดเทคโนโลยีควอนตัม เครดิตฟรี ย้อนกลับไปในปี 1969 มนุษย์เอาชนะอุปสรรคทางเทคโนโลยีที่ไม่เคยเกิดขึ้นมาก่อนเพื่อสร้างประวัติศาสตร์: เรานำมนุษย์ของเราสองคนไปไว้บนดวงจันทร์และส่งคืนพวกมันอย่างปลอดภัย คอมพิวเตอร์ทุกวันนี้มีความสามารถ แต่แน่นอนว่าต้องอยู่บนดินเมื่อต้องบันทึกรายละเอียดที่ดีที่สุดของจักรวาลของเราอย่างแม่นยำ การสร้างอุปกรณ์ที่จับพฤติกรรมของอะตอมได้อย่างแท้จริง—และสามารถควบคุมพฤติกรรมเหล่านี้เพื่อแก้ปัญหาที่ท้าทายที่สุดในยุคสมัยของเรา—อาจดูเหมือนเป็นไปไม่ได้หากคุณจำกัดความคิดของคุณให้อยู่ในโลกของการคำนวณที่คุณรู้จัก แต่เช่นเดียวกับการลงจอดบนดวงจันทร์ เรามีเป้าหมายสูงสุดในการเข้าถึงขอบเขตที่เกินกว่าที่คอมพิวเตอร์คลาสสิกจะสามารถทำได้ นั่นคือ เราต้องการสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมขนาดใหญ่ คอมพิวเตอร์ควอนตัมแห่งอนาคตจะลดความเร็วลงเมื่อคอมพิวเตอร์คลาสสิกสะดุด สล็อต วันนี้ เรากำลังเปิดตัวแผนงานที่เราคิดว่าจะนำเราจากอุปกรณ์ขนาดเล็กที่มีเสียงดังในปัจจุบันไปสู่อุปกรณ์ qubit กว่าล้านเครื่องในอนาคต ทีมของเรากำลังพัฒนาชุดโปรเซสเซอร์ที่ปรับขนาดได้ ใหญ่ขึ้นเรื่อยๆ และดีขึ้นด้วยอุปกรณ์ qubit มากกว่า 1,000 ตัว เรียกว่าIBM QuantumCondor …

แผนงานของ IBM สำหรับการสร้างระบบนิเวศซอฟต์แวร์ควอนตัมแบบเปิด

แผนงานของ IBM สำหรับการสร้างระบบนิเวศซอฟต์แวร์ควอนตัมแบบเปิด เครดิตฟรี คอมพิวเตอร์ควอนตัมใกล้จะจุดประกายการเปลี่ยนกระบวนทัศน์ ซอฟต์แวร์ที่พึ่งพาเทคโนโลยีที่เพิ่งเกิดขึ้นนี้ ซึ่งมีรากฐานมาจากกฎทางกายภาพของธรรมชาติ ในไม่ช้าอาจปฏิวัติการใช้คอมพิวเตอร์ตลอดไป อย่างไรก็ตาม โปรดจำไว้ว่า การประมวลผลแบบคลาสสิกต้องใช้เวลาหลายทศวรรษในการเปลี่ยนจากลอจิกเกททีละโปรแกรมไปจนถึงบริการบนคลาวด์ที่ซับซ้อนในปัจจุบัน และเราหวังว่าจะได้เห็นการคำนวณแบบควอนตัมก้าวกระโดดแบบเดียวกันภายในเวลาเพียงไม่กี่ปี เราคิดว่าเราไปถึงที่นั่นได้ แต่เราไม่สามารถก้าวกระโดดคนเดียวได้ สล็อต ย้อนกลับไปในเดือนกันยายน 2020 เราได้ดำเนินการอย่างกล้าหาญในการเปิดตัวแผนงานฮาร์ดแวร์แสดงเส้นทางที่ชัดเจนสู่กว่า 1,000 qubits ระบุความท้าทายที่เราคาดหวังระหว่างทางและเสนอวิธีแก้ปัญหาสำหรับความท้าทายเหล่านี้ ในฐานะนักวิทยาศาสตร์ การตัดสินใจเปิดเผยต่อสาธารณะด้วยแผนงานที่โปร่งใสเช่นนี้ไม่ใช่เรื่องง่าย เราชอบที่จะพูดถึงความสำเร็จของเรา ไม่ใช่แผนของเรา อย่างไรก็ตาม การสร้างเงื่อนไขที่เหมาะสมสำหรับการคำนวณควอนตัมเพื่อเปลี่ยนระบบนิเวศการประมวลผลแบบกระจายที่กว้างขึ้นภายในทศวรรษนี้เป็นความพยายามอย่างมาก เราต้องรวมเอาบทเรียน 50 ปีที่ผ่านมาจากการคำนวณแบบคลาสสิกเพื่อเร่งการรวมระบบควอนตัมและระบบคลาสสิกด้วยความเร็วที่รวดเร็วทางดาราศาสตร์ …