Ученые произвели сравнение производительности квантовых компьютеров разного типа

Среда, 22 Февраля 2017 г. 15:31 + в цитатник

Не так давно международная группа ученых произвела сравнение двух квантовых вычислительных систем, построенных на базе принципиально разных технологий. Эти квантовые компьютеры соревновались по уровню своей производительности, выполняя один из самых сложных вычислительных алгоритмов. И в результате такого соревнования один из компьютеров был определен, как самый быстрый, а второй - как обеспечивающий более высокую надежность производимых вычислений. И, следует отметить, что подобное сравнение компьютеров было проведено впервые за всю историю области квантовых вычислений.

"В течение достаточно долгого времени квантовые системы оставались лишь примитивными устройствами. Поэтому у нас не было возможности поставить рядом на стол два компьютера с пятью квантовыми битами в каждом и произвести их сравнительное тестирование" - рассказывает Саймон Бенджамин (Simon Benjamin), ученый-физик из Оксфордского университета, - "Нынешние исследования и их результаты говорят о достаточной "зрелости" данных технологий".

Один из испытуемых компьютеров, созданный группой физика Криса Монро (Chris Monroe) из университета Мэриленда, построен на базе пяти ионов иттербия, заключенных внутри электромагнитной ловушки. Управление этими ионами осуществляется при помощи света лазеров. Второй компьютер принадлежит компании IBM, а его основу составляют пять крошечных металлических колец, охлажденных до низкой температуры, управление которыми производится при помощи микроволнового излучения. Для справки, квантовый компьютер компании IBM является первым и единственным в мире, доступ к которому можно получить через Интернет в онлайн-режиме.

Пять кубитов каждого компьютера не обеспечивают им достаточно серьезную вычислительную мощность. Тем не менее, их возможностей вполне хватает для демонстрации преимуществ и недостатков каждой из использованных технологий квантовых вычислений. В компьютере группы Монро каждый кубит состоит из иона, электроны которого могут перемещаться лишь между двумя энергетическими уровнями, или находиться на обоих уровнях сразу в так называемом состоянии квантовой суперпозиции. В компьютере компании IBM в качестве кубитов выступают сверхпроводящие кольцевые проводники, ток по которым течет в одном из направлений или в обоих направлениях сразу.

В силу различной природы, хрупкое квантовое состояние кубитов двух компьютеров может быть нарушено воздействием разных факторов. Поэтому результаты выполнения одной и той же квантовой логической операции обоими компьютерами могут и отличаются друг от друга. И максимальная точность вычислений, определяющая вероятность получения достоверного и правильного результата, во время испытаний не превышала значения в 97 процентов, чего крайне мало для выполнения каких-нибудь реальных расчетов.

Во время испытаний группа Монро произвела вычисления ряда стандартных квантовых алгоритмов на каждом из компьютеров и сравнила полученные результаты. "Ионный" компьютер выдавал правильные результаты чаще компьютера компании IBM. На некоторых задачах "ионный" компьютер демонстрировал точность в 77.1 процента, в то время как точность "микроволнового" варианта компьютера не превышала 35.1 процента. Такая существенная разница возникает не из-за надежности работы самих кубитов, а из-за разницы в природе их взаимосвязей друг с другом, которые могут сохраняться длительное время, а могут и разрушаться от "косого взгляда".

Несмотря на то, что компьютер компании IBM показал меньшую надежность и точность, он также продемонстрировал и более высокую производительность. Микроволновый компьютер выполняет квантовую логическую операцию с двумя кубитами за 250-450 наносекунд, что в 1000 раз быстрее ионного компьютера.

В настоящее время обе группы ученых работают над улучшением их квантовых вычислительных систем. Группа Монро пытается увеличить число кубитов и связей между ними, что должно увеличить быстродействие компьютера, а компания IBM, тем временем, внедряет технологии, которые повысят точность и достоверность результатов вычислений. И, может так статься, что во время следующих сравнительных испытаний эти оба компьютера покажут приблизительно равные результаты, что даст множество пищи для размышлений разработчикам квантовых вычислительных систем.

Процитировано 2 раз
Понравилось: 22 пользователям

<a href="https://www.liveinternet.ru/users/6139933/post409295809/">РЈС‡РµРЅС‹Рµ РїСЂРѕРёР·РІРµР»Рё СЃСЂР°РІРЅРµРЅРёРµ РїСЂРѕРёР·РІРѕРґРёС‚РµР»СЊРЅРѕСЃС‚Рё РєРІР°РЅС‚РѕРІС‹С… РєРѕРјРїСЊСЋС‚РµСЂРѕРІ СЂР°Р·РЅРѕРіРѕ С‚РёРїР°</a><br/>
	
		
	
	РќРµ С‚Р°Рє РґР°РІРЅРѕ РјРµР¶РґСѓРЅР°СЂРѕРґРЅР°СЏ РіСЂСѓРїРїР° СѓС‡РµРЅС‹С… РїСЂРѕРёР·РІРµР»Р° СЃСЂР°РІРЅРµРЅРёРµ РґРІСѓС… РєРІР°РЅС‚РѕРІС‹С… РІС‹С‡РёСЃР»РёС‚РµР»СЊРЅС‹С… СЃРёСЃС‚РµРј, РїРѕСЃС‚СЂРѕРµРЅРЅС‹С… РЅР° Р±Р°Р·Рµ РїСЂРёРЅС†РёРїРёР°Р»СЊРЅРѕ СЂР°Р·РЅС‹С… С‚РµС…РЅРѕР»РѕРіРёР№. РС‚Рё РєРІР°РЅС‚РѕРІС‹Рµ РєРѕРјРїСЊСЋС‚РµСЂС‹ СЃРѕСЂРµРІРЅРѕРІР°Р»РёСЃСЊ РїРѕ СѓСЂРѕРІРЅСЋ СЃРІРѕРµР№ РїСЂРѕРёР·РІРѕРґРёС‚РµР»СЊРЅРѕСЃС‚Рё, РІС‹РїРѕР»РЅСЏСЏ РѕРґРёРЅ РёР· СЃР°РјС‹С… СЃР»РѕР¶РЅС‹С… РІС‹С‡РёСЃР»РёС‚РµР»СЊРЅС‹С… Р°Р»РіРѕСЂРёС‚РјРѕРІ. Р РІ СЂРµР·СѓР»СЊС‚Р°С‚Рµ С‚Р°РєРѕРіРѕ СЃРѕСЂРµРІРЅРѕРІР°РЅРёСЏ РѕРґРёРЅ РёР· РєРѕРјРїСЊСЋС‚РµСЂРѕРІ Р±С‹Р» РѕРїСЂРµРґРµР»РµРЅ, РєР°Рє СЃР°РјС‹Р№ Р±С‹СЃС‚СЂС‹Р№, Р° РІС‚РѕСЂРѕР№ - РєР°Рє РѕР±РµСЃРїРµС‡РёРІР°СЋС‰РёР№ Р±РѕР»РµРµ РІС‹СЃРѕРєСѓСЋ РЅР°РґРµР¶РЅРѕСЃС‚СЊ РїСЂРѕРёР·РІРѕРґРёРјС‹С… РІС‹С‡РёСЃР»РµРЅРёР№. Р, СЃР»РµРґСѓРµС‚ РѕС‚РјРµС‚РёС‚СЊ, С‡С‚Рѕ РїРѕРґРѕР±РЅРѕРµ СЃСЂР°РІРЅРµРЅРёРµ РєРѕРјРїСЊСЋС‚РµСЂРѕРІ Р±С‹Р»Рѕ РїСЂРѕРІРµРґРµРЅРѕ РІРїРµСЂРІС‹Рµ Р·Р° РІСЃСЋ РёСЃС‚РѕСЂРёСЋ РѕР±Р»Р°СЃС‚Рё РєРІР°РЅС‚РѕРІС‹С… РІС‹С‡РёСЃР»РµРЅРёР№.
	
	&quo... <a href="https://www.liveinternet.ru/users/6139933/post409295809/">Р§РёС‚Р°С‚СЊ РґР°Р»РµРµ...</a>