|  | 28 октября 2015 | Информационные технологии

Разработана новая архитектура для масштабируемых квантовых вычислительных систем, допускающая их свободное программирование

Квантовая вычислительная система


В течение последнего десятилетия были сделаны значительные успехи в области разработки квантовых вычислительных систем, которые способны решать некоторые тяжелые вычислительные задачи намного более быстро и эффективно, нежели классические компьютеры. Ученые-физики уже создали массу различных типов квантовых битов (кубитов) и разработали другие "стандартные блоки" из которых они строят лабораторные вычислительные системы, способные решать относительно простые задачи. С практической точки зрения более широкую распространенность получили квантовые компьютеры, основанные на технологиях так называемых адиабатных квантовых вычислений. Однако и эти технологии продолжают сталкиваться с проблемой, заключающейся в том, что кодирование программы представляет собой кодирование взаимодействий между отдельными кубитами и для решения некоторых задач требуется возможность кодирования квантовых соединений типа "все-ко-всем", а такое кодирование в принципе невозможно из-за ограничений, накладываемых физическим местоположением отдельных кубитов.

"Язык программирования таких систем представляет собой описание каждого соединения и каждого типа взаимодействия между отдельными кубитами. При этом, виды и количество входных данных жестко связаны с типом используемых аппаратных средств" - рассказывает Вольфганг Лехнер (Wolfgang Lechner), ученый из Института квантовой оптики и квантовой информатики (Institute for Quantum Optics and Quantum Information, IQOQI), австрийской Академии Наук, - "Все это служит большим и непреодолимым на сегодняшний день препятствием к созданию свободно программируемых квантовых компьютеров".

А недавно, ученые Вольфганг Лехнер (Wolfgang Lechner), Филипп Хок (Philipp Hauke) и Питер Золлер (Peter Zoller), специализирующиеся в области теоретической физики, предложили всеобщему вниманию разработанный ими новый подход к проблеме квантовых вычислений. Ключевым моментом этого подхода является разделение логической составляющей от физической реализации квантового бита. Каждому физическому кубиту будет соответствовать пара логических кубитов, которые могут управлять некоторыми воздействиями локального масштаба, к примеру, электрическими полями при условии использования в качестве кубитов ионов и атомов или магнитными полями - в случае использования сверхпроводящих кубитов.

"Любая задача, к примеру, задача оптимизации, может быть запрограммирована путем изменения конфигурации полей" - объясняет Филипп Хок, - "При использовании такого подхода мы полностью избавляемся от ограничений, накладываемых особенностями реализации аппаратных средств. Более того, мы сразу получаем возможность масштабирования квантовых систем практически до бесконечности". Главной особенностью предлагаемого учеными решения является размещение кубитов в локальные группы по четыре в каждой. Это позволяет этой группе кубитов прямо взаимодействовать друг с другом на локальном уровне, обретая большее количество степеней свободы нежели количество, которым они обладают поодиночке. А программа, точнее алгоритм решения задачи кодируется именно в избыточных состояниях этих "сложных" кубитов.

"Обладание избыточностью позволяет нашей модели быть более отказо- и помехоустойчивой" - рассказывает Вольфганг Лехнер, - "Кроме этого, такой подход может быть реализован практически при помощи массы различных технологий, начиная от сверхпроводящих чипов и заканчивая облаком сверхохлажденных атомов газа, пойманных в ловушки оптической лазерной решетки. Наш подход основан на технологиях, не очень хорошо подходящих для реализации адиабатных квантовых вычислений, они более приближены к технологиям квантовых вычислений в классическом их понимании".

"Переход от механических калькуляторов к полностью программируемым компьютерам занял около 80 лет" - рассказывает Питер Золлер, - "А сегодня весь этот процесс только начинается по отношению к квантовым компьютерам".

И в заключении следует отметить, что на разработанную учеными новую архитектуру квантовых вычислительных систем уже был получен соответствующий патент. А данные исследования проводились при финансовой поддержке со стороны Австрийского Научного фонда (Austrian Science Fund, FWF) и Европейского научного совета (European Research Council, ERC).




Ключевые слова:
Квантовый, Компьютер, Вычислительная, Система, Архитектура, Масштабируемость, Программирование, Кубит

Первоисточник

Другие новости по теме:
  • Создан первый "квантовый сокет", который позволит создать масштабируемые ...
  • Компания Google пророчит появление полноценных квантовых компьютеров, спосо ...
  • Матрица наноразмерных ионных микроловушек - большой шаг в реализации многоб ...
  • Создан первый квантовый компьютер, имеющий архитектуру фон Неймана.
  • Ученые реализовали первый в истории симулятор цифрового квантового компьюте ...




  • 28 октября 2015 07:10
    #1 Написал: FomaNeverujuwij

    Публикаций: 0
    Комментариев: 3811
    Из всего написанного совершенно не понять, что представляет собой эта чудо-архитектура. Сказано лишь, что кубиты организованы в группы (кластеры) по 4 штуки и что это дает какие-то "туманные" преимущества.


    --------------------
        
    28 октября 2015 09:02
    #2 Написал: Dipsy

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Цитата: FomaNeverujuwij
    совершенно не понять, что представляет собой эта чудо-архитектура

    Это же квантовая физика! Там вообще ничего непонятно.
        
    28 октября 2015 10:44
    #3 Написал: MaxIvanov

    Публикаций: 0
    Комментариев: 393
    Мне это напоминает изобретение вечного двигателя, вот вот, уже почти, уже завтра, а в итоге этот двигатель может работать, только если к нему моторчик незаметно подключить.)))
    И в этом случае, квантовый компьютер работает только если не превышает возможностей обычного компьютера, или даже чуть хуже, а о чем это говорит?
        
    28 октября 2015 14:59
    #4 Написал: solim

    Публикаций: 0
    Комментариев: 61
    Квантовый компьютер одновременно и существует и не существует, и работает и не работает - такая она квантовая запутанность - узнаем обо всем когда или будет результат, или не будет
    request
        
    28 октября 2015 17:16
    #5 Написал: yg2005

    Публикаций: 0
    Комментариев: 104
    Глупо считать, что скорость конечна. Абсолютно все бесконечно. Тем более пресловутая скорость света изменяющаяся просто от среды и это не никакая не константа.
    Пресловутая "пустота", по другому вакуум, вовсе не вакуум, а реальная среда. Некоторые мыслители называли эфиром. В "абсолютной пустоте" наверняка скорость и энергия бесконечны, а значит и время тоже. Где только ее найти, абсолютную пустоту?)
        
    3 ноября 2015 18:34
    #6 Написал: kentaurus

    Публикаций: 0
    Комментариев: 25
    скорость измеряем временем а чем измерить время
        
    3 ноября 2015 21:32
    #7 Написал: FomaNeverujuwij

    Публикаций: 0
    Комментариев: 3811
    Цитата: kentaurus
    а чем измерить время

    Количеством чего-нибудь (обращений электрона вокруг ядра атома водорода), или частотй какой-нибудь.


    --------------------
        
    18 ноября 2015 08:12
    #8 Написал: kentaurus

    Публикаций: 0
    Комментариев: 25
    эх где найти того стороннего наблюдателя, который измерит скорость стюарта, что несет разнос в ускоряющемся поезде
        

    Информация

    Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.