Kvantinių algoritmų kūrimas optimizavimo problemoms

"Skaitmeniniai horizontai": Ar technologijų sektoriuje laukiamos moterys? (Liepa 2019).

Anonim

Kvantiniai kompiuteriai ateityje turi pažadą spręsti sudėtingas problemas greičiau nei įprasti kompiuteriai. Pavyzdžiui, jie gali daugybe veiksnių eksponentiškai greičiau nei klasikiniai kompiuteriai, todėl jie gali pertraukti kodus dažniausiai naudojamoje kriptografijos sistemoje. Taip pat yra ir kitų potencialių taikomųjų programų, skirtų kvantiniams kompiuteriams, pvz., Sudėtingų chemijos problemų, susijusių su molekulių mechanika, sprendimas. Tačiau tiksliai, kokių tipų taikymas bus geriausias kvantiniams kompiuteriams, kurie vis dar gali būti dešimtmečio ar daugiau, kad taptų realybe, vis dar yra atviras klausimas.

Moksleiviai, atlikę naują "Caltech" tyrimą, kuris buvo priimtas 2017 m. Elektrinių ir elektronikos inžinierių instituto (IEEE) simpoziumo "Informacinių technologijų pagrindai" metu, parodė, kad kvantiniai skaičiavimai gali būti naudingi spartinant "pusiau nustatytų programų" sprendimus, plačiai naudojamą klasę optimizavimo problemų. Šios programos apima vadinamąsias linijines programas, kurios naudojamos, pavyzdžiui, kai bendrovė nori sumažinti savo investicinio portfelio riziką arba kai aviakompanija nori efektyviai priskirti įguloms savo skrydžius.

Tyrime pateikiamas naujas kvantinis algoritmas, galintis pagreitinti pusiau galutinai išspręstų problemų sprendimus, kartais eksponentiškai. Kvantiniai algoritmai yra instrukcijų rinkiniai, kurie kvantifiniams kompiuteriams nurodo, ką reikia išspręsti problemoms.

"Vienas iš kvantinių skaičiavimų tikslų - pagreitinti skaičiavimus iki lygių, kurie gerokai viršija tai, ką gali atlikti klasikiniai kompiuteriai", - sako "Caltech" teorinės fizikos profesoriaus Bren Fernando Brandão. "Brandão" bendraautorius yra "Microsoft" "Krysta Svore", kuri iš dalies finansavo studiją.

Naujasis kvantinis algoritmas, be kita ko, žymiai pagreitins semidefinite programas, naudojamas mokytis nežinomų kvantinių būsenų. Brandano teigia, kad tokio pobūdžio "kvantinės mokymosi" problemą susiduria tyrėjai, kurie studijuoja didelę kvantinę sistemą įvairiose sistemose, tokiose kaip superlaidieji kubitai, kurie yra kvantiniai informacijos vienetai, panašūs į kompiuterinius bitus, kurie veiktų remdamiesi superlaidininkų technologijomis. Semidefinite programos yra naudojamos apibūdinti, kaip kva ninė medžiaga elgiasi, o tai savo ruožtu leidžia tyrėjams geriau suprasti keblias subatominio pasaulio būsenas.

"Šis taikymas yra geras kandidatas naudoti kvantiniuose skaičiavimuose, " sako Brandão. "Mes dar toli nuo to, kad žinome visas kvantinio skaičiavimo programas, ir tai yra jaudulio dalis - yra galimybių, apie kurias dar neturėjome."

"Microsoft", Nacionalinis mokslo fondas ir "Caltech" finansavo studiją, pavadintą "Kvantinės pagreitinimo programos, skirtos pusiau galutiniam programavimui".

menu
menu