Комп’ютерні вчені встановлюють орієнтири для оптимізації квантової продуктивності комп’ютера

Два вчені-комп’ютери UCLA показали, що існуючі компілятори, які розповідають квантовим комп'ютерам, як використовувати свої схеми для виконання квантових програм, гальмують здатність комп'ютерів досягати оптимальної продуктивності. Зокрема, їх дослідження показали, що вдосконалення дизайну квантової компіляції може допомогти досягти швидкості обчислення до 45 разів швидше, ніж показано в даний час.

Комп'ютерні вчені створили сімейство контрольних квантових схем із відомими оптимальними глибинами чи розмірами. У комп'ютерному дизайні, чим менша глибина ланцюга, тим швидше можна виконати обчислення. Менші схеми також означають, що більше обчислень може бути запаковано в існуючий квантовий комп'ютер. Квантові комп'ютерні дизайнери могли використовувати ці орієнтири для вдосконалення інструментів проектування, які могли б потім знайти найкращий дизайн схеми.

"Ми віримо в" міру, а потім вдосконалюємо "методологію", — сказав провідний науковий співробітник Джейсон Конг, професор видатного канцлера професора комп'ютерних наук в школі інженерів UCLA Samueli. "Тепер, коли ми виявили великий розрив в оптимальності, ми на шляху до розробки кращих інструментів квантової компіляції, і ми сподіваємось, що буде також і вся спільнота квантових досліджень".

Конг і аспірант Даніель (Бохен) Тан випробували свої орієнтири в чотирьох найбільш використовуваних інструментах квантової компіляції. Дослідження з деталізацією їх досліджень було опубліковано в Операції IEEE на комп’ютерах, рецензований журнал.

Tan і Cong зробили орієнтири, які отримали назву QUEKO, з відкритим кодом та доступними у сховищі програмного забезпечення GitHub.

Квантові комп'ютери використовують квантову механіку для одночасного проведення великої кількості обчислень, що може зробити їх експоненціально швидшими та потужнішими, ніж найкращі суперкомп'ютери сьогодні. Але необхідно вирішити багато питань, перш ніж ці пристрої зможуть вийти з дослідницької лабораторії.

Наприклад, через чутливий характер роботи квантових ланцюгів, крихітні зміни навколишнього середовища, такі як невеликі коливання температури, можуть перешкоджати квантовим обчисленням. Коли це трапляється, квантові схеми називаються декогенними — це означає, що вони втратили інформацію, закодовану в них.

"Якщо ми можемо послідовно вдвічі зменшити глибину ланцюга шляхом кращого синтезу компонування, ми ефективно подвоюємо час, який потрібен квантовому пристрою, щоб стати декогенентним", — сказав Конг.

"Це компіляційне дослідження може ефективно продовжити цей час, і це було б еквівалентом величезного прогресу в експериментальній фізиці та електротехніці", — додав Конг. "Тож ми очікуємо, що ці орієнтири мотивуватимуть як наукові установи, так і галузь, щоб розробити кращі інструменти синтезу макетів, що, в свою чергу, допоможе просунути квантові обчислення".

Конг та його колеги провели подібні зусилля на початку 2000-х для оптимізації дизайну інтегральних схем у класичних комп'ютерах. Це дослідження ефективно підштовхнуло два покоління прогресу швидкості комп'ютерної обробки, використовуючи лише оптимізовану конструкцію компонування, що скоротило відстань між транзисторами, які складають схему. Це економічно вдосконалене було досягнуто без будь-яких інших великих вкладень у технологічний прогрес, наприклад фізичного скорочення самих мікросхем.

"Квантові процесори, що існують сьогодні, надзвичайно обмежені впливом на навколишнє середовище, що ставить суворі обмеження щодо тривалості обчислень, які можна виконати", — сказав Марк Гюре, виконавчий директор Центру квантової науки та техніки UCLA, який не був причетний до цього. вивчення. "Ось чому останні результати досліджень групи професора Конга є настільки важливими, оскільки вони показали, що більшість реалізацій квантових схем на сьогоднішній день, ймовірно, є надзвичайно неефективними, і більш оптимально складені схеми можуть забезпечити виконання набагато довших алгоритмів. Це може призвести до сучасних процесорів вирішення набагато цікавіших проблем, ніж вважалося раніше. Це надзвичайно важливий заздалегідь поле та неймовірно захоплююче ".

Facebook Comments