Тест производительности для квантовых компьютеров

Исследователи из Департамента национальной лаборатории энергетики в Оук-Ридж была разработана квантово-химическое моделирование бенчмарк для оценки производительности устройств квантовой и руководство по разработке приложений для будущих квантовых компьютеров.

Их выводы были опубликованы в npj квантовой информации.

Квантовые компьютеры используют законы квантовой механики и объекты, называемые кубиты, что позволит значительно увеличить порог, при котором информация может быть передана и обработана. В то время как традиционные «бит» имеют значение либо 0, либо 1, кубиты кодируются со значениями 0 и 1, или любую их комбинацию, что позволяет огромное количество возможностей для хранения данных.

В то время как все еще в их ранних стадиях, квантовые системы имеют потенциал, чтобы быть экспоненциально более мощным, чем сегодняшние ведущих классических вычислительных систем и обещают революционизировать исследования в области материаловедения, химии, физики высоких энергий, и по научному спектру.

Но ведь эти системы в их относительном младенчестве, понимая, какие приложения лучше всего подходят для их уникальной архитектуры является важным направлением исследований.

«В настоящее время мы проводим довольно проста научных проблем, которые представляют проблемы, мы считаем, что эти системы помогут нам решить в будущем», — сказал Рафаэль Pooser ORNL, США, и главный исследователь проекта Quantum стенд навигаторе. «Эти показатели дают нам представление о будущем квантовых систем при решении подобных, хотя экспоненциально более сложным, моделирование.»

Pooser и его коллеги подсчитали связанном состоянии энергия молекулы гидрида щелочного на 20-кубит IBM в Токио и 16-кубит Rigetti процессоров Аспен. Эти молекулы являются простыми и их энергий хорошо понимают, что позволяет им эффективно протестировать производительность квантового компьютера.

При настройке квантового компьютера Как функция нескольких параметров, рассчитана связал этих молекул государств с химической точностью, которая была получена с помощью моделирования на классическом компьютере. Не менее важным является тот факт, что квантовые вычисления также включены систематическое смягчение ошибок, освещая недостатки в текущей квантового аппаратного обеспечения.

Систематическая ошибка возникает, когда «шум», присущие современным квантовой архитектуры влияет на их работу. Потому что квантовые компьютеры являются чрезвычайно тонкими (например, кубитов, используемых в Национальной лаборатории Ок-Риджа команды хранятся в разведении холодильник примерно на 20 милликельвин (или более -450 градусов по Фаренгейту), температуры и вибрации от окружающей их среды могут создать нестабильность, что скинуть их точность. Например, такой шум может вызвать кубита для поворота 21 градус вместо желаемых 20, существенно влияющих на результат расчета.

«Этот новый стандарт характеризует ‘смешанное состояние, или, как окружающая среда и машина общаются, очень хорошо», — сказал Pooser. «Эта работа является важным шагом на пути универсального эталона для измерения производительности квантовых компьютеров, так же, как на тесте Linpack метрика используется для оценки быстрый классических компьютеров в мире.»

Пока расчеты были довольно простыми по сравнению с тем, что возможно о ведущих классических систем, таких как ORNL, США на высшем уровне, в настоящее время считается самым мощным в мире компьютером, квантовой химии, наряду с ядерной физикой и квантовой теории поля, является квантовый «убийца приложений». Другими словами, считается, что они развиваются квантовые компьютеры смогут более точно и более эффективно выполнять широкий ряд химических расчетов лучше любого классического компьютера в настоящее время, в том числе на высшем уровне.

«Текущая тест-это первый шаг к комплексному набору критериев и показателей, которые регулируют производительность квантовых процессоров для различных научных сферах», — сказал ORNL, США квантового химика Яцек Jakowski. «Мы рассчитываем, что изменяются с течением времени как квантовой вычислительной техники улучшает. Обширный опыт ORNL, США в домен наук, информатики и высокопроизводительных вычислений сделать его идеальным местом для создания тестов».

ORNL, США планирует на парадигму платформ, таких как квантовая протяжении более чем десятилетия с помощью специальных исследовательских программ в области квантовых вычислений, сетей, датчиков и квантовым материалам. Эти усилия призваны ускорить понимание того как краткосрочные квантовых вычислительных ресурсов может помочь в решении сложных современных научных проблем и поддержка недавно анонсированного Национального квантовой инициативы, Федеральный усилия для обеспечения американского лидерства в квантовых науках, особенно вычислительной.

Такое руководство будет требовать от системы, как на высшем уровне, чтобы обеспечить поступательное движение от устройств, таких как те, которые используются команда ORNL, США в крупных масштабах квантовых систем экспоненциально более мощным, чем что-либо в операции сегодня.

Доступ к IBM и Rigetti процессоров была предоставлена квантовых вычислений пользователя программы На руководства дуб вычислительного комплекса хребта, который обеспечивает ранний доступ к существующей, коммерческих квантовых вычислительных систем, а также поддержать развитие будущих квантовых программистов в рамках образовательных программ и стажировок. Поддержка исследования из кабинета ДОУ науки-современные научно-исследовательские программы вычислений.

«Этот проект помогает лучше Пупкина понять, что будет работать и что не будет работать, потому что они продвигаться вперед в своей миссии, чтобы реализовать потенциал квантовых вычислений для решения важнейших на сегодняшний день наука и проблемы обеспечения национальной безопасности», — сказал Pooser.

Далее команда планирует рассчитать экспоненциально более сложным возбужденных состояний этих молекул, которая поможет им разработать еще роман смягчения ошибки и приносят возможность практического квантовых вычислений на один шаг ближе к реальности.

сделать разницу: спонсорские возможности