Лучшее из обоих миров Как решать реальные проблемы на современных квантовых компьютерах

В последние годы стали доступны квантовые устройства, которые впервые позволяют исследователям использовать реальное квантовое оборудование для решения научных задач. Однако в ближайшей перспективе количество и качество кубитов (основной единицы квантовой информации) для квантовых компьютеров, как ожидается, останутся ограниченными, что затруднит использование этих машин для практических применений.

Гибридный квантовый и классический подход может быть ответом на решение этой проблемы с существующим квантовым оборудованием. Исследователи из Аргоннской национальной лаборатории Министерства энергетики США и Национальной лаборатории Лос-Аламоса, а также исследователи из Университета Клемсона и Американской лаборатории Fujitsu разработали гибридные алгоритмы для работы на квантовых машинах и продемонстрировали их для практического применения с использованием IBM Quant компьютеры (см. ниже описание роли Аргонны в IBM Q Hub в Национальной лаборатории Ок-Риджа [ORNL]) и квантовый компьютер D-Wave.

«Этот подход позволит исследователям использовать краткосрочные квантовые компьютеры для решения приложений, поддерживающих миссию Министерства энергетики. Например, его можно применять для поиска структур сообщества в метаболических сетях или микробиоме», — говорит Юрий Алексеев, главный специалист по проектам в области вычислительной техники. Научный отдел

Работа группы представлена ​​в статье под названием «Гибридный подход для решения задач оптимизации на малых квантовых компьютерах», которая выходит в выпуске Института инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (IEEE) за июнь 2019 года. компьютер Журнал.

Похожие записи

Лучший дешевый ноутбук предложения на февраль 2019... Покупка нового компьютера может быть увлекательной, но она также может быть головной болью, учитывая широкий спектр доступных сегодня опций. Добавлени...
Будет ли Google — s Pixel 4 на самом деле им... Поскольку телефоны Pixel выпускаются в октябре каждого года, они поступают за несколько месяцев до того, как смартфоны начнут выпускаться с процессора...
Лучшие дешевые предложения Dyson в Великобритании ... Мы собрали лучшие предложения Dyson в интернете, чтобы не пропустить ни одного уголка. Если вы ищете первоклассный пылесос, бренд Dyson - это то, что...

Обеспокоенность по поводу подключения к кубитам, высоких уровней шума, усилий, необходимых для исправления ошибок, и масштабируемости квантового оборудования ограничивают способность исследователей предлагать решения, которые обещают будущие квантовые вычисления.

Гибридные алгоритмы, разработанные командой, используют лучшие возможности и возможности как классических, так и квантовых компьютеров для устранения этих ограничений. Например, классические компьютеры имеют большой объем памяти, способный хранить огромные наборы данных, что является проблемой для квантовых устройств с небольшим числом кубитов. С другой стороны, квантовые алгоритмы работают лучше для определенных задач, чем классические алгоритмы.

Чтобы различать типы вычислений, выполняемых на двух совершенно разных типах аппаратных средств, команда назвала классические и квантовые этапы гибридных алгоритмов центральными процессорами (ЦП) для классических компьютеров и квантовыми процессорами (QPU) для квантовых компьютеров.

Команда воспользовалась разделением и кластеризацией графа в качестве примеров практических и важных задач оптимизации, которые уже могут быть решены с помощью квантовых компьютеров: небольшая задача графа может быть решена непосредственно в QPU, в то время как большие задачи графа требуют гибридных квантово-классических подходов.

Похожие записи

Лучшие устройства Amazon Alexa 2019 года... Читайте дальше, чтобы узнать, какие умные домашние гаджеты лучше всего работают с Alexa. Alexa - это голосовой помощник Amazon, доступный через совме...
Лучшие наушники 2019 Отзывы и советы по покупке... Ищете ли вы модель для ушей, в ухе или в ухе, мы поможем вам найти идеальную пару. Наушники являются отличным инструментом для приятного прослушивани...
Лучшие чехлы для клавиатуры для iPad... Напечатайте на лучших чехлах для клавиатуры iPad, от Mini до Pro Когда вы впервые распакуете iPad, вы найдете некоторые основные компоненты, включая ...

Поскольку проблема стала слишком большой, чтобы работать непосредственно на квантовых компьютерах, исследователи использовали методы декомпозиции, чтобы разбить проблему на более мелкие части, которыми мог управлять QPU — идея, которую они заимствовали из высокопроизводительных вычислений и классических численных методов.

Затем все части были собраны в окончательное решение на процессоре, который не только нашел лучшие параметры, но и определил лучший размер подзадачи для решения на квантовом компьютере.

Такие гибридные подходы не являются серебряной пулей; они не допускают квантового ускорения, потому что использование схем разложения ограничивает скорость по мере увеличения размера проблемы. Однако в течение следующих 10 лет ожидаемые улучшения в кубитах (качество, количество и связность), исправлении ошибок и квантовых алгоритмах сократят время выполнения и позволят выполнять более сложные вычисления.

«В то же время, — считает Юрий Алексеев, главный специалист по проектам в отделе вычислительных наук, — этот подход позволит исследователям использовать краткосрочные квантовые компьютеры для решения приложений, поддерживающих миссию DOE. Например, его можно применять к найти структуры сообщества в метаболических сетях или микробиоме ".

Информация: Руслан Шайдулин и др. Гибридный подход к решению задач оптимизации на малых квантовых компьютерах, компьютер (2019). DOI: 10.1109 / MC.2019.2908942

Похожие записи

Лучшие наушники 2019 года Отзывы и советы по покуп... Ищете ли вы модель для ушей, в ухе или в ухе, мы поможем вам найти идеальную пару. Лучшие наушники. идеальный инструмент для приятного прослушивания....
Лучшие беспроводные клавиатуры на 2019 год... Лучшие беспроводные клавиатуры будут видеть вас правильно, независимо от вашего устройства Планшеты и ноутбуки все время совершенствуются, но нашим п...
Лучшие камеры видеонаблюдения 2019 года Отзывы и с... Лучшая камера домашней безопасности: следите за тылом Бум в беспроводных камерах видеонаблюдения вдохновляет на домашнее наблюдение. Следуйте нашему ...