Daha hızlı kuantum hesaplama için Microsoft daha iyi bir çip oluşturuyor

Daha hızlı kuantum hesaplama için Microsoft daha iyi bir çip oluşturuyor

Microsoft’un kuantum hesaplama konusundaki yeni yaklaşımı “çok yakın” diyor bir yönetici.

Google , bir kuantum bilgisayarının kökten farklı doğasının, geleneksel bir makineye büyük ölçüde izin vermesini sağlayan bir kilometre taşı olan kuantum üstünlüğünü açıkladı . Ancak Microsoft, kuantum hesaplamanın temel öğesi olan qubit’i yeniden tasarlayarak kendi ilerlemesini beklemektedir.

Microsoft, bugün çoğunlukla yalnızca bir vaat olan kuantum hesaplama teknolojisinin faydalarını sağlayacağını umduğu topolojik bir qubit adlı bir qubit teknolojisi üzerinde çalışıyor . Microsoft’un kuantum bilişim yazılımı çalışmalarının genel müdürü Krysta Svore, beş yıl boyunca topolojik ocakların karmaşık donanımını bulmak için harcadıktan sonra şirketin neredeyse kullanmaya hazır olduğunu söyledi.

Svore, Perşembe günü IEEE Bilgisayarları Yeniden Başlatma Konferansı’ndaki bir konferansın ardından yaptığı konuşmada, “Son birkaç yıldır bu teknolojiyi geliştirmek için harcadık.” Dedi . “Buna çok yakın olduğumuza inanıyoruz.”

Kuantum bilgisayarları anlamak zor, inşa etmek zor, kullanımı zor ve programlanması zor. Yalnızca sıfırın üzerindeki bir derecenin küçücük bir kısmına soğutulduğunda çalıştıkları için – dış alandan daha soğuk – yakında herhangi bir zamanda kuantum dizüstü bilgisayarınız olmaz.

Ancak, müşterilerin kendilerine ulaşabileceği veri merkezlerinde çalıştırılması, klasik bilgisayarların üstesinden gelemediği bilgi işlem zorluklarıyla başa çıkarak derin avantajlar sağlayabilir. Sunulan örnekler arasında Svore, gübrenin daha verimli hale getirilmesi gibi kimyasal problemlerin çözülmesi veya teslimatları hızlandırmak ve trafiği kesmek için kamyonları yönlendirmek şeklindedir.

Daha iyi qubits

Klasik bilgisayarlar, verileri 0 veya 1’i temsil eden bir bit olarak depolar. Qubits, yine de, süperpozisyon adı verilen tuhaf bir kuantum fiziği prensibi ile aynı anda 0 ve 1’in bir kombinasyonunu saklayabilir . Ve qubitler, birbirine dolaşma denilen başka bir fenomen aracılığıyla birbirine bağlanabilir. Birlikte fenomenler, kuantum bilgisayarların aynı anda bir problem için çok sayıda olası çözümü keşfetmelerini sağlamalıdır.

Temel kuantum hesaplama problemlerinden biri, kubitlerin kolayca tedirgin edilmesidir. Bu yüzden kuantum bilgisayarların kalbi, 55 galonluk bir tamburun büyüklüğünde soğutulmuş kaplarda bulunur.

Yine de, bu izolasyonla bile, bireysel tartışmalar bugün yalnızca bir saniyenin bir kısmı için faydalı çalışmalar yapabilir. Bunu telafi etmek için, kuantum bilgisayar tasarımcıları, birçok piti bir araya getirerek, mantıksal bir pare olarak adlandırılan tek bir etkin pite yerleştiren hata düzeltme adı verilen teknolojiyi planlar. Buradaki fikir, mantıksal kubitlerin, altta yatan fiziksel kobitlerinin çoğu yanlış gittiğinde, faydalı işlem çalışmaları gerçekleştirebilmesidir.

Svore, Microsoft’un topolojik qubit’inin en önemli avantajı, bir mantıksal qubit yapmak için daha az fiziksel qubitin gerekli olmasıdır.

Özellikle, bir mantıksal kibritin Microsoft’un topolojik kbitleri ile 10 ila 100 fiziksel kbit gerektireceğini düşünüyor. Bu, diğer yaklaşımlar için 1.000 ila 20.000 fiziksel kubit gibi bir şeyle karşılaştırır.

“Tepegözün çok daha az olacağına inanıyoruz” dedi. Bu kuantum bilgisayarların daha az litre ile pratik hale geleceği anlamına gelir.

Karşılaştırma için, Google’ın Sycamore kuantum hesaplama yongası 53 fiziksel litre kullandı . Ciddi kuantum hesaplama çalışmaları için araştırmacılar en az bir milyon kbit seviyesine ulaşmayı umuyor.

Microsoft’un topolojik qubit’in bir dezavantajı, henüz mevcut olmadıklarıdır. Alternatif tasarımlar da işe yaramayabilir, ancak bugün gerçek dünya testlerinde.

Gübre ve dağıtım kamyonları

Mikroplar, azotu verimli bir şekilde gübre için yararlı moleküllere “sabitler”, ancak endüstriyel işlemlerimiz çok büyük miktarda enerji gerektirir. Kuantum bilgisayarlar, moleküler etkileşimlerin altında yatan gerçek fiziği simüle ederek, daha iyi bir üretim sürecine güç sağlayacak bir katalizör bulabilirler.

Svore, “Azot fiksasyonu için daha iyi performans istiyorsak, bu mikropların davranışını taklit edebiliriz.” Dedi. “Bu mikroplar toprakta her zaman bunu yapıyor, yüksek bir sıcaklık ve basınç istemiyor, dünyanın doğal gazının% 5’ini tüketmiyor.”

Bu hesaplamalı kimya çalışması, kuantum hesaplama fanları arasında yaygın bir örnektir. Microsoft ve Google’ın yanı sıra IBM, Intel, Honeywell, IonQ ve Rigetti Computing’i de içeriyorlar.

Fakat fikir daha da ileri gidiyor – aslında, 1981’de Nobel Ödülü kazanan fizikçi Richard Feynman’dan, kuantum hesaplama hakkında en eski düşüncelerden bazılarına.

” Doğa klasik değil , kahretsin, ve doğanın bir simülasyon yapmak istiyorsanız, daha iyi kuantum mekanik yapmak istiyorum” diye bir söz konusu MIT’de konuşma sırasında. Bir klasik bilgisayarda bir simülasyon ile doğayı yaklaşık olarak belirleyebilir, ancak Feynman kuantum bilgisayar istedi teklifler gerçek bir şey, bu bir bilgisayar “doğa ile tamamen aynı yapacağız,” diye Feynman söyledi .

Kuantum hesaplama kullanışlılığının bir başka örneği de optimizasyon – bir yatırım portföyünü dengelemekten yönlendirme düzlemlerine kadar her şeyi kapsayan geniş bir fikir. Microsoft, zaten kuantum bilgisayarların klasik makinelerde yapılan paket teslim hesaplamalarını hızlandırabildiğini gösterdi, dedi Svore.

Bir testte, kuantum destekli çalışmanın% 37 daha az sürüş süresine sahip yollar sağladığını ve daha az kamyona ihtiyaç duyduğunu söyledi.

Svore, “Gerçekten daha iyi bir cevap aldık” dedi.

Daha iyi kuantum hesaplama algoritmaları

Microsoft ayrıca kuantum hesaplamanın diğer yönlerini de iyileştirmeye çalışıyor. Biri, günümüzün kuantum bilgisayarlarında, her biri kbitlerle iletişim kurmak için kullanılan pahalı bir koaksiyel kablo olan yüzlerce kablodan oluşan bir kontrol sistemidir .

Svore , Microsoft’un Ignite konferansında Pazartesi günü , şirketin de daha az kablo kullanan ve University of Sydney ile geliştirilen yeni bir kuantum bilgisayar kontrol sistemini gösterdiğini söyledi. “Bunun on binlerce litre ve ötesine ölçekleneceğini düşünüyoruz” dedi.

Ve Svore, kuantum hesaplama yazılımı konusunda ilerleme kaydetti ve profesörlere öğrencilerini kuantum hesaplama algoritmalarını öğrenmek ve geliştirmek için tanıtmaya çağırdı.

Bu yararların bir örneğinde, Microsoft, klasik bir makinede çözülemeyen azot sabitleyici gübre sorununun bir yönüyle karşılaştı – ancak kuantum bir bilgisayarın hala 30.000 yıl alacağını buldu.

Bu, “evrenin ömrünü” gerektiren klasik bir bilgisayardan daha hızlı, ancak yine de pratik olmadığını söyledi. Ancak algoritma geliştirmeleri ile Microsoft bunu yalnızca bir buçuk güne kadar kısaltmanın bir yolunu buldu.

Svore, “Yeni algoritmalar bir şeyi nasıl çözeceğimizde bir atılım olabilir,” dedi. “Onları daha iyi hale getirmeliyiz, onları optimize etmeliyiz, zorlamalıyız.”