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2020年9月22日

训练龙:保护“嘈杂”计算机上的量子算法

Greg Quiroz和实习生

Greg Quiroz(左三)和实习生Reem Larabi, 约瑟夫音乐节, 德文郡威廉姆斯, 杰克·克莱因和莉娜·蒂瓦拉.

图源:九卅体育appAPL/Craig Weiman

量子计算已经发展到小型和中型计算机都可以通过IBM和Rigetti等组织公开访问, 使研究人员能够检验理论并进行实验. 但这些系统非常容易受到退相干(在量子世界中更常被称为噪声)的影响, 量子算法在有噪声的硬件上表现很差.

“退相干发生在量子比特(量子计算的构建模块)将信息丢失到环境中时,Greg Quiroz解释道, 九卅体育app应用物理实验室(APL)的理论物理学家, 马里兰. “当人们试图利用量子系统完成专用任务时,这样的过程会带来重大挑战, 比如感应磁场或者进行量子计算.”

从理论上提出了一些防止错误的协议. 这些想法已经在小型实验室进行了有限的实验测试, 但它们可以广泛应用,并将适用于现有的量子系统, 提供令人兴奋的测试机会.

APL多年来一直应用其工程和物理专业知识来降低噪声对量子系统的影响, 探索最佳设备设计, 了解和减少噪音, 完善配套基础设施. 研究人员现在正在测试对抗错误的策略,以提高NISQ[噪声中等规模量子]计算机上量子算法的性能.

九卅体育在调查中使用了两种不同的技术,”基罗斯解释说. “九卅体育正在使用动态解耦来减少错误, 它通过有效地平均掉环境噪声来对抗误差. 九卅体育还通过创建一个无退相干的子空间,使系统本身对噪声视而不见,从而完全避免了错误.”

这项研究可以显著提高量子算法的计算精度.

来自APL的本科生创新和开拓的基于队列的综合研究社区的实习生 电路 该程序在开发量子计算机上减轻噪声的理论技术方面发挥了关键作用.

九卅体育在APL所做的工作一直专注于量子系统的表征和控制, 这意味着基本上要了解量子系统容易受到的噪声环境,然后找出如何更好地控制系统来执行计算,同时减轻系统所看到的噪声,基罗斯解释道.

“理论上, 九卅体育知道这些算法是可行的, 九卅体育已经做了小规模的实验来证明这些方法在这里是有效的,他继续说.

实习生们在IBM Q Experience上测试了这些方法, 一个在线平台,提供公众访问一组原型量子处理器. “它为测试近期量子计算机的新型算法提供了一个很好的平台, 同时也测试九卅体育所拥有的理论技术, 避免或纠正错误,基罗斯说.

这些实习生帮助推进了APL已经开展的工作. 事实上,他们启发了这项努力的名字:如何训练你的龙.

“当我了解到电路项目时,我的孩子们非常喜欢《九卅体育》系列电影,APL量子研究员琼·霍夫曼解释道, 替代计算范式的项目经理. “(这个故事)的主旨是年轻一代的维京人意识到, 深思熟虑的决心, 他们可以学会控制龙, 利用龙的特殊力量行善. 这是一个有趣的类比,九卅体育可以将电路专业的本科生与IBM量子体验结合起来.”

基罗斯说,结果令人鼓舞. “他们向九卅体育展示了很多已经开发出来的理论方法,这些方法可能对更大的量子计算机有用,实际上在短期内,量子计算机可以作为提高计算质量的方法,他说.

该实验室在错误避免协议方面的工作得到了能源部量子计算应用团队项目的资助. APL团队是由橡树岭国家实验室领导的多机构努力的一部分,包括来自南加州大学和马里兰大学的合作者.

量子:想象撞击事件

量子计算将是APL第三届年度研究前沿论坛的焦点, 《九卅体育app》.这场虚拟活动定于10月10日举行. 22和23, 资助与会者是否来自学术界, 产业与政府——量子研究的一个视角, 包括基础科学和应用, 以及将它们连接起来的政策.

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媒体联络: 波莱特·坎贝尔,电话240228-6792, 波莱特.Campbell@openbooknigeria.com

应用物理实验室, 九卅体育的非营利部门, 通过科学和技术的创新应用,应对国家面临的重大挑战. 更多信息,请访问 hispaniclatinoaffairs.multicultural.openbooknigeria.com.

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