Duke Üniversitesi ve önde gelen kuantum hesaplama çözümü geliştiricilerinden biri olan IonQ ile araştırmacılar, ilan edildi kuantum hesaplamada yeni bir işlem biriminin geliştirilmesi: kuantum kapısı. IonQ’nun iyon zinciri tabanlı kuantum hesaplama çözümlerinden yararlanan yeni N-qubit Toffoli kuantum kapısı, kuantum hesaplama endüstrisinde her yerde bulunan standart iki-bitlik kapıları genişletiyor ve bunun yerine aynı iş yükü için birden fazla kübitin aynı anda kullanılmasına izin veriyor. daha güçlü ve daha verimli kuantum devreleri. Şimdiye kadar, N-qubit Tofolli kapıları sadece teorik olarak gösterilmişti.
“Başka hiçbir kuantum hesaplama mimarisi – hatta diğer iyon tabanlı kuantum bilgisayarlar bile – bu yeni N-qubit kapıları ailesini kullanamaz.” IonQ Kurucu Ortağı ve Baş Bilim Adamı Prof. Christopher Monroe dedi. “Bunun nedeni, IonQ’nun kuantum bilgisayarlarının benzersiz bir şekilde tam bağlantıya ve tüm kübitlerin aynı anda birbirleriyle konuşmasına izin veren geniş bir iletişim veriyoluna sahip olmasıdır.”
Mevcut kuantum bilgisayarların kübit ve kapı modeli, genellikle tek kübit dönüşler ve iki kübit kontrollü DEĞİL kapılar gibi evrensel bir işlem kümesi kullanır. Bununla birlikte, bunlar, iş yükünü bir çok-kübit (N-kübit) arasında dağıtmaktan önemli ölçüde daha az verimli olan gerekli ivmeyi elde etmek için iş yüklerinin (diğer kübit durumlarının farkında olmayan) birkaç tekil eşleştirilmiş kübit arasında dağıtılmasını gerektirir. sistem. N-qubit Toffoli kapıları, istenen herhangi bir Boole işlevi hesaplamasını tersine çevrilebilir bir şekilde gerçekleştirme yeteneğinin kilidini açar – bu, olasılıklı yapıları nedeniyle kuantum hesaplama işlemleri için özellikle önemlidir.
Bu alanda halihazırda yapılmakta olan tüm ilginç ve çığır açan araştırmalara rağmen, kuantum bilgisayarlar hala yeni gelişen bir teknolojidir. Tutarlılık süreleri (kübitlerin durumlarını koruyabildiği ve işlenmekte olan bilgiyi tutabildiği zaman aralığı) yalnızca şimdi insan zaman ölçeklerini aşıyor – diğer kuantum mimarilerinde sadece bu hafta elde edilen beş saniyelik ve on saniyelik tutarlılık süreleri için kayıtlar. Bilgisayarınızın, sıfırlama düğmesine basmanız gerekmeden önce bir seferde yalnızca on saniye boyunca kullanılabilir işler yapabildiğini hayal edin – bu, kuantum hesaplamanın mevcut durumudur. Bu özel sınırlamanın geliştirilmesi için hala inanılmaz miktarda araştırma gerektirse de, IonQ ve Duke üniversitesinin araştırması, kuantum işlemlerinin karmaşıklığını ve performansını, zaten kilitlenmemiş tutarlılık sürelerinde artırmaya yardımcı olacaktır.
“Bu keşif, kurduğumuz önde gelen teknik mimariyi geliştirmeye devam ettiğimizin bir örneğidir. Kuantum bilgi işlem uygulamaları için geliştirdiğimiz benzersiz ve güçlü yeteneklere katkıda bulunuyor.” IonQ CEO’su Peter Chapman dedi.
Araştırmacılara göre, yeni N-qubit yetenekleri, Grover’ın arama algoritması, değişken kuantum özçözücüler (VQE’ler) ve toplama ve çarpma gibi aritmetik işlemler gibi temel kuantum hesaplama işlemlerinde önemli verimlilik kazanımlarına yol açacaktır. Kuantum kimyası, kuantum finans, kuantum makine öğrenimi ve kuantum kıyaslama alanlarındaki uygulamalarla temel operasyonlar olan IonQ, şirketin bu alandaki performans liderliğini geliştirmek için yeni N-qubit Toffoli kuantum kapılarına güveniyor.