Квантовите компютри могат да се използват за изграждане на още по-добри квантови компютри
Използването на компютърни симулации за проектиране на нови чипове играе решаваща роля за бързото подобрение на производителността на процесора. Китайски изследователи разшириха подхода към квантовия свят.
Инструментите за автоматизация на електронното проектиране започват да стават обичайни в началото на 80-те години на миналия век. Тъй като сложността на процесорите нараства експоненциално, днес те са незаменим инструмент за дизайнерите на чипове.
AI чипове
Google усъвършенства подхода, като използва изкуствен интелект, за да проектира следващо поколение на своите AI чипове. Това обещава да стартира процес на рекурсивно самоусъвършенстване, което може да доведе до бързо повишаване на производителността за AI.
Сега екип от Университета за наука и технологии в Китай е приложил същите идеи към друга нововъзникваща област на изчисленията: квантовите процесори. Изследователите описват как са използвали квантов компютър, за да проектират нов тип кубит, който значително превъзхожда предишния дизайн.
Симулациите на квантови системи с висока сложност, които са непосилни за класическите компютри, могат да бъдат осъществени с квантови компютри. Работата отваря пътя към проектиране на усъвършенствани квантови процесори, използващи съществуващи квантови изчислителни ресурси.
По-голям размер
В основата на идеята е фактът, че сложността на квантовите системи нараства експоненциално с увеличаването им по размер. В резултат на това дори най-мощните суперкомпютри се борят да симулират сравнително малки квантови системи.
Това означава, че използването на класически компютри за подпомагане при проектирането на нови квантови такива вероятно ще достигне фундаментални граници доста бързо. Използването на квантов компютър обаче заобикаля проблема, защото може да използва същите странности на квантовия свят, които правят проблема сложен на първо място.
Оригинална идея
Точно това са направили китайските изследователи. Те са използвали вариационен квантов алгоритъм, за да симулират вида на свръхпроводяща електронна верига, намираща се в сърцето на квантовия компютър. Така може да се изследва, какво се случва, когато определени енергийни нива във веригата се променят.
Обикновено този вид експерименти изискват изграждането на голям брой физически прототипи. Вместо това екипът успява бързо да моделира въздействието на промените. Резултатът е, че изследователите откриват нов тип кубит, който е по-мощен от използваните до момента.
Всяка квантова система на две нива може да действа като кубит, но повечето свръхпроводящи квантови компютри използват трансмони, които кодират квантовите състояния в колебанията на електроните. Чрез настройване на енергийните нива на тяхната симулирана квантова верига, изследователите откриват нов дизайн на кубит, който те наричат плазоний.
Той е по-малък от половината от размера на трансмон. Също така запазва квантовото си състояние за по-дълго и е по-малко податлив на грешки. Работи на подобни принципи като transmon, така че е възможно да се манипулира с помощта на същите технологии за управление.
Бъдещо оптимизиране
Изследователите посочват, че това е само първи прототип. С по-нататъшна оптимизация и интегриране на скорошния напредък в новите свръхпроводящи материали и методи за повърхностна обработка се очаква производителността да се увеличи още повече.
Новият кубит, който изследователите са проектирали, вероятно не е най-значимият принос. Днешните рудиментарни квантови компютри могат да помогнат при проектирането на бъдещи устройства. Те стартират нов цикъл, който може значително да ускори иновациите в тази област.
