Kui Mile Gu oma uue arvuti käivitab, näeb ta tulevikku. Vähemalt 16 võimalikku versiooni sellest - kõik korraga.
Singapuri Nanyangi tehnikaülikooli füüsika abiprofessor Gu töötab kvantarvutuses. See teaduse haru kasutab imelikke seadusi, mis reguleerivad universumi kõige väiksemaid osakesi, et aidata arvutitel tõhusamalt arvutada.
Erinevalt klassikalistest arvutitest, mis salvestavad teavet bittidena (binaarsed numbrid 0 või 1) kodeerivad kvantarvutid teavet kvantbittideks või kvbititeks. Tänu kvantmehaanika veidratele seadustele võivad need subatomilised osakesed eksisteerida kahe erineva oleku superpositsioonil korraga.
Nii nagu Schrödingeri hüpoteetiline kass oli samaaegselt surnud ja elus kuni keegi kasti avas, võib superpositsioonil olev vbit võrduda nii 0 kui ka 1, kuni see mõõdetakse. Mitme erineva väljundi salvestamine ühele voldile võib säästa tonni mälu võrreldes traditsiooniliste arvutitega, eriti kui on vaja teha keerulisi ennustusi.
Ajakirjas Nature Communications 9. aprillil avaldatud uuringus demonstreerisid Gu ja ta kolleegid seda ideed uue kvantisimulaatori abil, mis suudab ennustada 16 erineva futuuri tulemusi (samaväärne näiteks ühe mündi neli korda järjest klapiga mündiga) kvantne superpositsioon. Need võimalikud futuurid kodeeriti ühte footoni (valguse kvantosakese), mis liikus samaaegselt mitu rada mööda mitme anduri läbimist. Seejärel läksid teadlased sammu võrra kaugemale, tulistades kaks footoni kõrvuti ja jälgisid, kuidas iga footoni potentsiaalsed futuurid pisut erinevates tingimustes erinevad.
"See on omamoodi nagu doktor Strange filmis" Avengers: Infinity War "", rääkis Gu Live Science'ile. Enne klimaatilist lahingut selles filmis ootab selgeltnägejatest arst õigel ajal, et näha 14 miljonit erinevat futuuri, lootes leida üks, kus kangelased võidavad suure baddie. "Ta arvutab kõigi nende võimaluste kombineeritult, öeldes:" OK, kui palju ma tulevikus seda muudatust muutan? " See on suund, kuhu meie simulatsioon edasi liigub. "
Kvantmündi libistamine
Teadlased testisid kvantprognoosimootorit, kasutades klassikalist mudelit, mille nimi on häiritud münt.
"Kujutage ette, et seal on kast ja selle sees on üks münt," ütles Gu. "Protsessi igal etapil raputab keegi kasti natuke, nii et mündil on väike tõenäosus, et see libiseb."
Erinevalt traditsioonilisest mündiviskestusest, mille tulemuseks on alati võrdne võimalus olla kas pea või saba, sõltub iga segatud mündi viskamise tulemus sellest, millises seisus münt eelmises etapis oli. Kui münt libiseb näiteks kasti kolmanda raputamise ajal peadest sabadeni, jääb neljas raputus tõenäoliselt sabaks.
Teadlased käitasid mündieksperimendi kahte erinevat versiooni: ühte, milles kasti kihistati veidi tugevamalt ja teist nõrgemate džiipidega. Igas katses žongleeriti kasti neli korda, pakkudes 16 võimalikku pead ja saba kombinatsiooni. Pärast neljandat sammu kodeeris meeskond kõigi 16 tulemuse superpositsiooni ühe footoniga, näidates samal ajal iga võimaliku tulemuse tõenäosust, mis põhineb karbi raputamise tugevusel.
Lõpuks ühendas meeskond tugevalt raputatud ja nõrgalt raputatud mündi superpositsioonid, et luua üks peamiste võimalike futuuride kaart.
"See näitas meile, kui kiiresti futuurid lahkusid sõltuvalt sellest, kui tugevalt ma igal sammul kasti raputasin," sõnas Gu.
Praegu tähendavad arvutusvõimsuse piirangud seda, et meeskonna simulaator saab korraga vaadata ainult 16 võimalikku tulevikku. Ühel päeval, kui kvantarvutid muutuvad suuremaks, võimsamaks ja tavalisemaks, saaks sedalaadi simulaatoreid laiendada, et näha korraga lõpmata palju futuure, ütles Gu. See võib aidata näiteks ilmateadete ennustamisel või teadlikumate investeeringute tegemisel aktsiaturul. See võib isegi aidata parandada masinõpet, mille eesmärk on tehisintellekti õpetamine ise paremate ja paremate ennustuste tegemiseks.
See kõik on "väga uuritav", lisas Gu ja kõigi kvantimulaatori rakenduste väljamõtlemiseks on vaja palju täiendavaid katseid. Kahjuks on selle selgeltnägeva arvuti enda saatus tulevik, mis jääb saladuseks.
