Российские учёные предложили способ ускорения квантовых алгоритмов с помощью кудитов |
||
МЕНЮ Главная страница Поиск Регистрация на сайте Помощь проекту Архив новостей ТЕМЫ Новости ИИ Голосовой помощник Разработка ИИГородские сумасшедшие ИИ в медицине ИИ проекты Искусственные нейросети Искусственный интеллект Слежка за людьми Угроза ИИ ИИ теория Внедрение ИИКомпьютерные науки Машинное обуч. (Ошибки) Машинное обучение Машинный перевод Нейронные сети начинающим Психология ИИ Реализация ИИ Реализация нейросетей Создание беспилотных авто Трезво про ИИ Философия ИИ Big data Работа разума и сознаниеМодель мозгаРобототехника, БПЛАТрансгуманизмОбработка текстаТеория эволюцииДополненная реальностьЖелезоКиберугрозыНаучный мирИТ индустрияРазработка ПОТеория информацииМатематикаЦифровая экономика
Генетические алгоритмы Капсульные нейросети Основы нейронных сетей Распознавание лиц Распознавание образов Распознавание речи Творчество ИИ Техническое зрение Чат-боты Авторизация |
2023-04-12 01:08 Учёные из НИТУ МИСиС и Российского квантового центра предложили дополнительные уровни квантовой системы алгоритмов, которые на порядок улучшат итоговое качество их выполнения. В итоге мощность квантового процессора вырастет, а операции будут выполняться быстрее. Основным способом повышения производительности квантовых процессоров стало увеличение числа их кубитов. Однако ионы или атомы, которые часто выступают в роли кубитов, имеют больше двух уровней и могут работать не только как кубиты, но и как кудиты. Кудит — это расширенная версия кубита, которая может находиться в трёх (кутриты), четырёх (кукварты), пяти (куквинты) и более состояниях. Такие состояния позволяют плотнее кодировать данные в физических носителях. Учёные представили вариант использования куквинтов и эффективную модель декомпозиции обобщенного вентиля Тоффоли (универсального контролируемого обратимого вентиля с тремя входами и выходами, который позволяет построить любую обратимую логическую схему). В качестве примера они рассмотрели квантовый алгоритм Гровера (алгоритм для решения задачи перебора, то есть нахождения решения уравнения вида f(x)=y, где f — булева функция от n переменных) для поиска внутри неупорядоченной базы данных. Пространство куквинтов можно рассматривать как пространство двух кубитов с общим дополнительным уровнем. Это помогает сократить число физических носителей информации и использовать дополнительный уровень в качестве вспомогательного состояния для упрощения декомпозиции многокубитных вентилей сложных логических операций с кубитами. В итоге получается сократить число двухчастичных гейтов. Многокубитный гейт Тоффоли — обобщённая на n кубитов версия универсального контролируемого обратимого вентиля. Его применение инвертирует состояние n-го кубита, если все остальные n-1 кубитов находятся в состоянии 1. Располагая в каждом куквинте по два кубита и используя пятый уровень в качестве вспомогательного, можно значительно сократить число двухчастичных гейтов в его разложении. Для выполнения алгоритма Гровера необходимо неоднократно реализовать многокубитные гейты. Исследователи сравнили три способа декомпозиции многокубитных вентилей в рамках выполнения алгоритма на 2-10 кубитах, когда в качестве носителей информации используются кубиты, кутриты и куквинты. Они продемонстрировали сокращение числа двухчастичных гейтов. Реализация на куквинтах при большом числе (>5) задействованных в алгоритме кубитов требует на порядок меньше двухчастичных гейтов. Например, для 8-кубитного алгоритма Гровера на кубитах требуется выполнить больше 1000 двухчастичных гейтов, в то время как для его реализации на куквинтах их потребуется всего 88. Это исследование демонстрирует одно из преимуществ использования кудитов для квантовых вычислений. Его результаты можно применить к квантовым процессорам на ионах, нейтральных атомах, сверхпроводящих цепях и т.д. В 2021 году учёные из Российского квантового центра создали прототип компьютера с системой из четырёх кубитов, масштабируя её с помощью кудитов. В 2022 году они получили патент на физическую реализацию квантового компьютера на основе кудитов. Источник: habr.com Комментарии: |
|