新算法可實(shí)現(xiàn)對(duì)量子器件進(jìn)行高效準(zhǔn)確的驗(yàn)證
在不久的將來(lái),使用新的量子力學(xué)性質(zhì)的技術(shù)可能變得很普遍。這包括使用量子信息作為輸入和輸出數(shù)據(jù)的設(shè)備,但由于固有的不確定性,還需要仔細(xì)驗(yàn)證。如果設(shè)備依賴于時(shí)間,而輸出依賴于過(guò)去的輸入,那么驗(yàn)證就更具挑戰(zhàn)性。研究人員首次使用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù),通過(guò)在這些系統(tǒng)中加入某種記憶效應(yīng),大大提高了對(duì)依賴時(shí)間的量子器件的驗(yàn)證效率。 量子計(jì)算機(jī)經(jīng)常登上科學(xué)媒體的頭條,但大多數(shù)專家認(rèn)為這些機(jī)器仍處于起步階段。然而,量子互聯(lián)網(wǎng)可能更為現(xiàn)實(shí)。與目前的互聯(lián)網(wǎng)相比,量子互聯(lián)網(wǎng)有顯著的安全優(yōu)勢(shì)。但即便如此,這也將依賴于尚未在實(shí)驗(yàn)室之外見(jiàn)到曙光的技術(shù)。雖然創(chuàng)建量子互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的許多基本原理已經(jīng)得到了解決,但要將這些產(chǎn)品付諸實(shí)用,還有許多工程上的挑戰(zhàn)。但許多正在進(jìn)行的研究正致力于創(chuàng)造設(shè)計(jì)量子設(shè)備的工具。 來(lái)自東京大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)研究院(Graduate School of Information Science and Technology at the University of Tokyo)的博士后研究員Quoc Hoan Tran和副教授Kohei Nakajima首創(chuàng)了一種工具,這種工具可以使驗(yàn)證量子器件的行為比目前更高效、更精確。他們貢獻(xiàn)的算法可以通過(guò)簡(jiǎn)單地學(xué)習(xí)量子輸入和輸出之間的關(guān)系,重建一個(gè)隨時(shí)間變化的量子工作原理裝置。這種方法實(shí)際上在探索經(jīng)典物理時(shí)很常見(jiàn),但由于量子信息通常很難存儲(chǔ),所以也難以實(shí)現(xiàn)。 “基于輸入和輸出來(lái)描述量子系統(tǒng)的技術(shù)叫作量子過(guò)程層析成像。”Tran說(shuō),“然而,許多研究人員現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)他們的量子系統(tǒng)表現(xiàn)出某種記憶效應(yīng),即當(dāng)前狀態(tài)會(huì)受到先前狀態(tài)的影響。這意味著對(duì)輸入和輸出狀態(tài)的簡(jiǎn)單檢查不能描述系統(tǒng)的時(shí)間依賴性。你可以在每次時(shí)間更改后重復(fù)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行建模,但這將極大地降低計(jì)算效率。我們的目標(biāo)是接受這種記憶效應(yīng)并將其用于我們的優(yōu)勢(shì),而不是強(qiáng)行克服它! |