นักวิทยาศาสตร์ที่ Google ได้เปิดเผยวิธีการใหม่ของ "การจำลองควอนตัม" ที่ใช้พลังการคำนวณเพื่อเลียนแบบพฤติกรรมของระบบควอนตัมที่ทรงพลัง วิธีการนี้พวกเขาโต้แย้งอาจนำไปสู่ที่สามารถแซงซูเปอร์คอมพิวเตอร์ภายในห้าปีและนำไปสู่-
การจำลองควอนตัมเป็นกระบวนการที่คอมพิวเตอร์จำลองกระบวนการทางกายภาพและระบบควอนตัมขนาดใหญ่เช่นโมเลกุลที่ซับซ้อน โดยพื้นฐานแล้ววิศวกรจำลองกระบวนการทางกายภาพที่ถูกครอบงำโดยผลกระทบของฟิสิกส์ควอนตัม
แต่นี่เป็นเรื่องยากที่จะทำกับคอมพิวเตอร์คลาสสิกเพราะคุณต้องจำลองการโต้ตอบของอนุภาคทุกชิ้นกับอนุภาคอื่น ๆ เนื่องจากอนุภาค subatomic มีความน่าจะเป็นที่จะอยู่ในหลายสถานะในครั้งเดียวและสามารถเข้าไปพัวพันกับกันและกันได้ความซับซ้อนของการคำนวณเหล่านี้พุ่งสูงขึ้นอย่างรวดเร็วเมื่อคุณขยายจำนวนอนุภาคที่เกี่ยวข้อง
แทน,นักวิทยาศาสตร์เปลี่ยนเป็นคอมพิวเตอร์ควอนตัมพฤติกรรมของเขาถูกควบคุมโดยกฎหมายของเพื่อแก้ปัญหา เพราะฟิสิกส์ควอนตัมถูกสร้างขึ้นในวิธีการทำงานของระบบเหล่านี้ ถ้ามีการเชื่อมโยงหรือเชื่อมโยงกันอย่างถูกวิธีพวกเขาสามารถเลียนแบบระบบควอนตัมที่ใหญ่กว่าโดยไม่ต้องคำนวณทุกขั้นตอนในวิวัฒนาการของระบบอย่างชัดเจน
นั่นคือที่ "การจำลองควอนตัม" เข้ามาเล่น การจำลองควอนตัมมีสองประเภท การจำลองแบบดิจิตอลช่วยให้นักวิจัยเลือกหมุนระหว่างสถานะควอนตัมโดยการเข้าไปพาดพิงถึงการจับคู่ qubit ที่แตกต่างกัน (สอง qubits ที่พันกัน) ในชุด การจำลองแบบอะนาล็อกในขณะเดียวกันก็เร็วกว่ามาก สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับการเข้าไปพาดพิงถึง qubits ทั้งหมดในระบบในครั้งเดียว-แต่เนื่องจาก qubits สามารถเกิดข้อผิดพลาดได้ง่ายขึ้นสิ่งนี้ทำให้เกิดความเสี่ยงที่ผลลัพธ์ของการจำลองกลายเป็นเสียงที่ไม่มีความหมาย
ที่เกี่ยวข้อง:
วิธีการใหม่ในการจำลองควอนตัมระบุไว้ 5 กุมภาพันธ์ในการศึกษาที่ตีพิมพ์ในวารสารใช้ประโยชน์จากตัวเลือกทั้งสองนี้โดยการผสมผสานการจำลองแบบดิจิตอลและแบบอะนาล็อกเป็นวิธีเดียวหลายขั้นตอน
ทฤษฎีการจำลอง
วิธีการ "ไฮบริด" นี้เริ่มต้นด้วยเลเยอร์การจำลองแบบดิจิตอลซึ่งนักวิทยาศาสตร์ใช้ความยืดหยุ่นของระบบในการเตรียมสถานะควอนตัมเริ่มต้นของแต่ละคู่ qubit - เลือกตำแหน่งที่เกี่ยวข้องมากที่สุดในการเริ่มต้น ถัดไปกระบวนการจะเปลี่ยนเป็นการจำลองแบบอะนาล็อกซึ่งสามารถพัฒนาไปสู่สถานะควอนตัมเฉพาะที่นักวิทยาศาสตร์ต้องการศึกษา
ในที่สุดกระบวนการจะเปลี่ยนกลับไปใช้การจำลองแบบดิจิตอลเพื่อปรับแต่งและตรวจสอบสถานะควอนตัมเพื่อแก้ปัญหาที่น่าสนใจที่สุดในฟิสิกส์ที่กำลังจำลอง
การวิจัยใหม่หมายความว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมน่าจะมีประสิทธิภาพสูงกว่าซูเปอร์คอมพิวเตอร์ทั่วไปในการตั้งค่าที่ใช้งานได้จริงภายในห้าปีข้างหน้าชื่อ Hartmutผู้ก่อตั้งและเป็นผู้นำของ Google Quantum AI กล่าวในคำสั่งทางอีเมล การประมาณเวลานั้นแตกต่างกันอย่างมากโดยมีบางคนแนะนำว่าอาจจะอยู่ไกลถึง 20 ปีหรือทำได้ในคู่ถัดไป
นักวิทยาศาสตร์ได้แสดงให้เห็นแล้วว่าชิปคอมพิวเตอร์ควอนตัมของ Google รวมถึงและที่เพิ่งเปิดตัวใหม่สามารถทำได้ดีกว่าซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่ทรงพลังที่สุด - แต่จนถึงการเปรียบเทียบเท่านั้น เพื่อให้บรรลุอำนาจสูงสุดในสถานการณ์ที่ใช้งานได้จริงนักวิทยาศาสตร์กล่าวว่าพวกเขาจะต้องปรับปรุงเพิ่มเติมในการสอบเทียบและความแม่นยำในการควบคุมรวมถึงการปรับปรุงฮาร์ดแวร์ พวกเขายังต้องระบุปัญหาที่ทั้งคู่สามารถแก้ไขได้โดยการจำลองควอนตัมและซับซ้อนเกินไปที่จะระบุโดยใช้คอมพิวเตอร์คลาสสิก
อย่างไรก็ตามการวิจัยแบบไฮบริดใหม่ช่วยให้คอมพิวเตอร์ควอนตัมในปัจจุบันสามารถเพิ่มขีดความสามารถของซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่เร็วที่สุด และวิธีการไฮบริดนี้ได้รับการควบคุมเพื่อทำการค้นพบทางวิทยาศาสตร์ใหม่ซึ่งนักวิทยาศาสตร์ของ Google ประสบความสำเร็จในการทดสอบวิธีการใหม่ของพวกเขา ตัวอย่างเช่นในพฤติกรรมของแม่เหล็กนักวิทยาศาสตร์ของ Google กล่าวถึงคำถามเกี่ยวกับวิธีการทำงานของแม่เหล็กเมื่อมันเย็นลงถึงอุณหภูมิต่ำมากและพลังงานไหลจากความร้อนเป็นส่วนที่เย็น
วิธีการไฮบริดยังใช้เพื่อแสดงให้เห็นว่ากลไก Kibble-Zurek(KZM) - แบบจำลองที่ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางซึ่งทำนายว่าข้อบกพร่องเกิดขึ้นในวัสดุ - ไม่ได้ถือเป็นจริงเสมอไป แต่การจำลองแบบไฮบริดใหม่เปิดเผยฟิสิกส์ใหม่ทั้งหมด นี่คือตัวอย่างของการค้นพบว่าการจำลองควอนตัมวิธีการแบบไฮบริดสามารถแก้ไขได้นักวิทยาศาสตร์กล่าว
