Premieră revoluționară: Tehnologia cuantică, simulată pe un computer clasic

O echipă de fizicieni a găsit, recent, o modalitate de a simula un algoritm complex de calcul cuantic pe computerele tradiționale. În loc să ruleze algoritmul pe procesoare cuantice avansate, cercetătorii au preferat o nouă abordare, utilizând un algoritm clasic care imită îndeaproape comportamentul computerelor cuantice pe termen scurt.   

Giuseppe Carleo, profesor la École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), și Matija Medvidović, un student absolvent de la Columbia University din New York, au găsit o modalitate de a executa un algoritm complex de calcul cuantic pe computerele tradiționale, deși acest lucru era considerat de neconceput, până nu demult.

• A fost făcută prima radiografie din lume cu un singur atom
• Substanțele toxice din microplastice pot fi absorbite prin piele, arată un studiu

„Software-ul cuantic specific, pe care l-am luat în considerare, este cunoscut sub numele de Algoritmul de optimizare cuantică (QAOA) și este utilizat pentru rezolvarea problemelor clasice de optimizare în matematică; este, în esență, un mod de a alege cea mai bună soluție la o problemă dintr-un set de soluții posibile.

Există un mare interes din partea cercetătorilor să descifreze problemele care pot fi rezolvate eficient de un computer cuantic, iar Algoritmul de optimizare cuantică este unul dintre cei mai buni candidați”, a afirmat Carleo.

În studiul lor, Carleo și Medvidović au încercat, potrivit Science Daily, să găsească răspuns la o întrebare care dă mari bătăi de cap savanților: pot algoritmii care rulează pe computerele cuantice actuale și pe termen scurt să ofere un avantaj semnificativ față de algoritmii clasici pentru sarcinile de interes practic?

Teama de erori

„Pentru a putea răspunde la această întrebare, trebuie mai întâi să înțelegem limitele computerelor clasice în simularea sistemelor cuantice”, spune Carleo. Acest lucru este deosebit de important, deoarece generația actuală de procesoare cuantice funcționează într-un regim special, diferit de cel clasic, pe care rulează algoritmi de complexitate limitată.

Ca atare, pot apărea erori atunci când tehnologia cuantică este rulată pe un calculator clasic”, a mai punctat fizicianul.

Folosind computere convenționale, cei doi cercetători au dezvoltat o metodă care poate simula comportamentul unei clase speciale de algoritmi cunoscuți sub numele de algoritmi cuantici variaționali, care sunt modalități de a stabili starea de energie cea mai mică sau „starea de bază” a unui sistem cuantic.

Instrumentele moderne de învățare automată

Abordarea se bazează pe ideea că instrumentele moderne de învățare automată, cum ar fi, spre exemplu, cele utilizate în jocurile de strategie complexă de tip Go, pot fi folosite și pentru a învăța și imita funcționarea interioară a unui computer cuantic.

Instrumentul care a stat la baza simulării realizate, în premieră absolută, de cei doi fizicieni este Neural Network Quantum States, o rețea neuronală artificială pe care Carleo a dezvoltat-o ​​în 2016 împreună cu Matthias Troyer.

Rezultatele sunt considerate un reper important pentru dezvoltarea viitoare a hardware-ului cuantic.

„Cercetările noastre au demonstrat că Algoritmul de optimizare cuantică, rulat îndeobște pe computerele cuantice actuale și pe termen scurt, poate fi simulat, cu o precizie destul de mare, și pe un computer clasic”, a conchis Carleo.

Citește și:

IBM a prezentat la CES primul computer cuantic comercial – VIDEO

Călătoria în timp, posibilă? Savanţii ruşi au folosit un computer cuantic pentru a se întoarce în timp

Cercetătorii chinezi vor încerca să trimită în spațiu un mesaj cuantic care nu poate fi descifrat

O nouă limită de viteză pentru transferul informațiilor cuantice a fost observată de fizicieni