เว็บสล็อต , สล็อตแตกง่าย ทีมเพิ่มประสิทธิภาพควอนตัม: จากซ้ายไปขวาคือ Kilian Ender, Clemens Dlaska, Wolfgang Lechner, Rick van Bijnen, Andreas Kruckenhauser และ Glen Bigan Mbeng
คอมพิวเตอร์ควอนตัมมักถูกกล่าวถึงว่าเป็นเทคโนโลยีแห่งอนาคต แต่มีอุปกรณ์จำนวนมากอยู่แล้ว เนื่องจากไม่มีความเห็นเป็นเอกฉันท์เกี่ยวกับการออกแบบคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่เป็นสากลเพียงเครื่องเดียว อย่างไรก็ตาม
การกำหนดการใช้งานที่ดีที่สุดสำหรับอุปกรณ์ที่มีอยู่
แต่ละเครื่องอาจเป็นเรื่องที่น่ากังวล เมื่อเร็ว ๆ นี้ นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยอินส์บรุคในออสเตรียได้เริ่มจัดการกับคำถามส่วนหนึ่งโดยเสนอวิธีใหม่ในการใช้อัลกอริธึมการปรับควอนตัมให้เหมาะสมที่สุดโดยใช้อะตอมที่เย็นจัด งานเชิงทฤษฎีของพวกเขาอาจชี้ไปที่วิธีที่มีประสิทธิภาพในการใช้จุดแข็งของอุปกรณ์คำนวณควอนตัมที่มีอยู่เพื่อจัดการกับปัญหาในทางปฏิบัติในด้านโลจิสติกส์ ภาคพลังงาน และการเงินในอนาคตอันใกล้
งานในอินส์บรุคมุ่งเน้นไปที่อัลกอริธึมการปรับให้เหมาะสมโดยประมาณควอนตัม (QAOA) ซึ่งปรับแต่งการเพิ่มประสิทธิภาพใหม่ในแง่ของการลดพลังงานของระบบทางกายภาพของอะตอม ตัวอย่างเช่น แทนที่จะพยายามค้นหาวิธีที่ดีที่สุดในการปรับสมดุลกริดไฟฟ้า นักฟิสิกส์สามารถจัดการกับปัญหาที่เทียบเท่ากันในการกำหนดพลังงานต่ำสุดที่ระบบอะตอมบางระบบมีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกัน ในที่นี้ รายละเอียดของปัญหาเดิมจะถูกเข้ารหัสเป็นการโต้ตอบระหว่างอะตอมที่เฉพาะเจาะจง
Wolfgang Lechnerนักฟิสิกส์จาก Innsbruck และผู้เขียนร่วมของบทความอธิบายการศึกษาใหม่นี้ อธิบายว่าการควบคุมปฏิกิริยาระหว่างอะตอมที่อยู่ไกลกันนั้นเป็นความท้าทายในการทดลองครั้งใหญ่สำหรับแนวทางนี้ “เพื่อที่จะนำปัญหาการปรับให้เหมาะสมที่สุดไปใช้บนอุปกรณ์จำลองควอนตัม ร่างกายต้องสร้างปฏิสัมพันธ์เหล่านี้ ซึ่งมักจะแทบจะเป็นไปไม่ได้เลย” เขากล่าว “แรงจูงใจเดิมในการทำงานของเราคือลดทุกอย่างให้เหลือแค่การปฏิสัมพันธ์ในท้องถิ่น สิ่งนี้เปิดโอกาสมากมาย”
แผนที่ทางคณิตศาสตร์
โครงการใหม่ที่เสนอโดย Lechner และเพื่อนร่วมงานอาศัยแผนที่ทางคณิตศาสตร์ที่แปลขั้นตอนการเพิ่มประสิทธิภาพไปสู่การทดลองในลักษณะที่ต้องมีการสอบเทียบที่แน่นอนของการโต้ตอบระหว่างอะตอมใกล้เคียงเท่านั้น ในการศึกษาของพวกเขา พวกเขาจำลองวิธีที่สิ่งนี้สามารถนำมาใช้ในระบบของอะตอมที่เป็นกลางทางไฟฟ้าซึ่งติดอยู่ในแหนบแสง (ยึดด้วยลำแสงเลเซอร์) และอะตอมของ Rydberg ซึ่งมีพลังและมีขนาดใหญ่กว่าอะตอมอื่น ๆ การตั้งค่าห้องปฏิบัติการดังกล่าวมีอยู่ในมหาวิทยาลัยวิจัยหลายแห่งของโลกและแม้แต่บริษัทที่เพิ่งเริ่มต้นเชิงพาณิชย์บางแห่ง
Jiri Minarนักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยอัมสเตอร์ดัมในเนเธอร์แลนด์ซึ่งไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของการศึกษาตั้งข้อสังเกตว่า “ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมามีแพลตฟอร์มจำนวนมากที่ใช้อะตอม Rydberg สำหรับการคำนวณควอนตัม” แหนบแบบออปติคัลช่วยให้นักฟิสิกส์สร้างการจัดเรียงอะตอมในอวกาศได้ตามอำเภอใจ เขาอธิบาย และมีขั้นตอนการทดลองมาตรฐานสำหรับควบคุมปฏิสัมพันธ์ที่รุนแรงระหว่างอะตอมของ Rydberg ในแบบจำลองของทีม Innsbruck เลเซอร์พัลส์ที่มีระยะเวลาน้อยกว่าไมโครวินาทีถูกใช้เพื่อตั้งค่าการโต้ตอบระหว่างควอนตัมบิต (qubits) สี่ตัวที่สร้างจากอะตอมเหล่านี้พร้อม ๆ กัน Minar กล่าวว่าความเรียบง่ายในการทดลองนี้เป็นจุดขายที่สำคัญสำหรับการปฏิบัติจริงของข้อเสนอ
“มันเป็นประตู [ตรรกะควอนตัม] เดียวสำหรับควบคุมการโต้ตอบ ซึ่งโดยปกติคุณจะต้องมีประตูทั้งชุดที่ออกแบบมาสำหรับงานอื่นๆ จริง ๆ” ริค ฟาน บิจเนน นักฟิสิกส์และสมาชิกในทีมของอินส์บรุค เน้นย้ำ
เลเซอร์พัลส์เพียงไม่กี่ครั้ง
Loic Henriet นักฟิสิกส์และหัวหน้าเจ้าหน้าที่ฝ่ายเทคโนโลยีของบริษัทสตาร์ทอัพตัวประมวลผลข้อมูลควอนตัมของฝรั่งเศสPasqalแสดงความคิดเห็นว่า “นี่เป็นวิธีใหม่ในการใช้เกตสี่บิต ซึ่งเป็นสิ่งที่จำเป็นสำหรับการนำ QAOA ไปใช้โดยกำเนิดบนอะตอมของ Rydberg ด้วยเลเซอร์พัลส์เพียงไม่กี่ครั้ง คุณสามารถทำสิ่งนี้ได้อย่างมีประสิทธิภาพ” ความก้าวหน้าในการทดลองใช้ QAOA แบบทดลองอาจมีผลลัพธ์ในวงกว้าง เนื่องจากความสามารถในการบังคับใช้มีตั้งแต่การแก้ปัญหาด้านลอจิสติกส์ไปจนถึงการสร้างสมดุลพอร์ตทางการเงิน เขากล่าว
แม้ว่าการศึกษาครั้งใหม่นี้จะเป็นเรื่องเชิงทฤษฎี ทีมงานของ Innsbruck ก็กระตือรือร้นที่จะยังคงอยู่ในขั้นตอนปกติด้วยการทดลอง Clemens Dlaska หัวหน้าทีมวิจัยของหนังสือพิมพ์อธิบายว่าเพื่อ รอการทดลองพิสูจน์ หลัก เนื่องจากการจำลองเชิงตัวเลขสามารถรองรับ qubits ได้จำนวนน้อยเท่านั้น 20 เมื่อเทียบกับสองสามร้อยผลลัพธ์ที่มีแนวโน้มในปัจจุบันจึงเชิญชวนให้มีการสำรวจเพิ่มเติมในห้องปฏิบัติการ
นามธรรมอัลกอริธึมควอนตัม พิชิตความท้าทายของการเพิ่มประสิทธิภาพควอนตัม
“อุปกรณ์ควอนตัมที่มีอยู่สามารถทำสิ่งที่เราไม่สามารถคำนวณได้ด้วยคอมพิวเตอร์แบบคลาสสิก คำถามคือเราสามารถควบคุมพลังการคำนวณที่เห็นได้ชัดว่าอยู่ที่นั่นได้เท่านั้น” Van Bijnen กล่าว “บางทีการทำปัญหาการคำนวณตามอำเภอใจอาจเป็นเรื่องที่ต้องถามมาก ดังนั้นเราจึงกำลังพิจารณาว่าเราสามารถจับคู่ปัญหากับฮาร์ดแวร์ควอนตัมที่มีอยู่ได้ดีหรือไม่” การทดลองในปัจจุบันจำนวนมากที่เกี่ยวข้องกับอะตอมของ Rydberg ไม่น่าจะต้องการการเปลี่ยนแปลงที่รุนแรงในเครื่องมือวัดที่ถูกใช้ไปแล้ว เขากล่าวเสริม
Lechner กล่าวว่านักวิทยาศาสตร์จากห้องปฏิบัติการวิชาการและการพาณิชย์ได้ติดต่อทีมของเขาตั้งแต่การตีพิมพ์ผลการศึกษา สิ่งนี้สนับสนุนให้ทีมทำงานเกี่ยวกับแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ต่อไปเพื่อให้ข้อเสนอของพวกเขามีประสิทธิภาพมากขึ้น Van Bijnen กล่าวว่า “เราไม่ได้รอให้การทดลองดีขึ้นเท่านั้น งานวิจัยได้อธิบายไว้ในจดหมายทบทวนทางกายภาพ
ในงานล่าสุดของพวกเขา Sun และเพื่อนร่วมงานใช้วิธีการคำนวณแบบใหม่เพื่อค้นหาและกำหนดลักษณะโครงสร้างไนโตรเจนโพลีเมอร์ที่อาจเกิดขึ้นได้ เช่นเดียวกับในรูปแนวคิดด้านบน การสร้างแบบจำลองศักยภาพภายในท่อนาโนคาร์บอนแบบง่ายที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางต่างกัน ซอฟต์แวร์จะค้นหาโครงสร้างโพลีเมอร์ที่เป็นไปได้โดยใช้วิธีการเรียนรู้ของเครื่องที่เรียกว่า Magus จากนั้นจึงตรวจสอบคุณสมบัติและความเสถียรของโครงสร้างโดยใช้การจำลองไดนามิกของโมเลกุล เว็บสล็อต , สล็อตแตกง่าย
