Algoritma Kuantum yang Dioptimalkan: Maju Menuju Keunggulan Kuantum

Algoritme kuantum yang dioptimalkan menghadirkan solusi untuk model Fermi-Hubbard pada perangkat keras berbiaya rendah.

Circadians dari Universitas Bristol dan startup kuantum, Phasecraft, telah maju komputasi kuantum penelitian, membawa komputasi klasik kuantum hybrid selangkah lebih dekat.

Tim yang dipimpin oleh peneliti Bristol dan salah satu pendiri Phasecraft, Dr. Ashley Montanaro, telah menemukan algoritme dan analisis yang secara signifikan mengurangi kapasitas perangkat keras kuantum yang diperlukan untuk memecahkan masalah yang melampaui bidang komputasi klasik. , bahkan superkomputer.

Di koran, diterbitkan di Review Fisik B, tim tersebut mendemonstrasikan bagaimana algoritme kuantum yang dioptimalkan dapat menyelesaikan contoh model Fermi-Hubbard yang terkenal pada perangkat keras jangka pendek.

Model Fermi-Hubbard memiliki kepentingan fundamental dalam fisika materi terkondensasi sebagai model untuk material yang berkorelasi kuat dan cara untuk memahami superkonduktivitas suhu tinggi.

Menemukan keadaan fundamental model Fermi-Hubbard diprediksi menjadi salah satu aplikasi komputer kuantum pertama dalam waktu singkat dan yang menawarkan cara untuk memahami dan mengembangkan material baru.

Performa Algoritma Variasi dalam Simulasi Noisy

Performa algoritma variasional dalam simulasi yang berisik. Kredit: A. Montanaro

Dr. Ashley Montanaro, kepala penelitian dan salah satu pendiri Phasecraft: “Komputasi kuantum memiliki aplikasi yang sangat penting dalam ilmu material dan bidang lainnya. Meskipun ada kemajuan besar dalam perangkat keras kuantum baru-baru ini, kita mungkin masih memiliki beberapa tahun untuk mendapatkan perangkat lunak dan perangkat keras yang tepat. untuk memecahkan masalah yang signifikan dengan komputasi kuantum. Penelitian kami berfokus pada algoritme dan pengoptimalan perangkat lunak untuk memaksimalkan kapasitas perangkat keras kuantum, dan membawa komputasi kuantum mendekati kenyataan.

“Perangkat keras kuantum berbiaya rendah akan memiliki perangkat dan ukuran komputasi yang terbatas. Phasecraft telah menerapkan ide-ide teoretis dan eksperimen numerik baru untuk menerapkan studi yang sangat komprehensif tentang berbagai strategi untuk memecahkan model Fermi-Hubbard, menyoroti strategi yang paling mungkin memiliki hasil dan dampak terbaik dalam waktu dekat. “

Lana Mineh, seorang mahasiswa doktoral di School of Mathematics dan Center for Doctoral Training in Quantum Engineering, yang memainkan peran utama dalam penelitian tersebut, mengatakan: “Hasilnya menunjukkan bahwa pengoptimalan pada sirkuit kuantum dengan kedalaman gerbang yang secara substansial kurang dari satu mil bisa cukup untuk menyelesaikan kasus model Fermi-Hubbard di luar kapasitas superkomputer saat ini. Penelitian baru ini menunjukkan janji yang signifikan untuk produksi keadaan dasar model pada perangkat kuantum jangka pendek, meningkatkan hasil penelusuran sebelumnya sekitar faktor 10. “

Review Fisik B, diterbitkan oleh American Physical Society, adalah jurnal pertama yang mengkhususkan diri dalam fisika materi terkondensasi. Makalah penelitian yang divalidasi juga dipilih sebagai Tip Editor dan muncul di jurnal Fisika.

Tata letak Qubit arsitektur Sycamore Google

Mengatur qubit dalam arsitektur Sycamore Google. Kredit: A. Montanaro

Andrew Childs, Profesor di Departemen Ilmu Komputer dan Institut Ilmu Komputer Tingkat Lanjut di Universitas Maryland: “Model Fermi-Hubbard adalah tantangan besar dalam fisika materi terkondensasi, dan tim Phasecraft telah membuat langkah yang mengesankan dalam ini menunjukkan bagaimana komputer kuantum dapat menyelesaikannya. Karyanya menunjukkan bahwa sirkuit dangkal yang mengejutkan dapat memberikan informasi yang berguna tentang model ini, membuatnya lebih dapat diakses oleh perangkat keras kuantum yang realistis. “

Hartmut Neven, Kepala Laboratorium Kecerdasan Buatan Quantum, Google: “Cepat atau lambat, komputasi kuantum akan datang. Mengembangkan algoritme dan teknologi untuk mendukung aplikasi komersial pertama dari perangkat keras komputasi kuantum pertama adalah tantangan terbesar. “Kami bangga bermitra dengan Phasecraft, tim yang mengembangkan kemajuan dalam perangkat lunak kuantum yang dapat mempersingkat kalender tahun itu.”

Salah satu pendiri Phasecraft Dr. Toby Cubitt: “Di Phasecraft, tim ahli teori kuantum terkemuka kami telah meneliti dan menerapkan teori kuantum selama beberapa dekade, memimpin beberapa tim akademis dan penelitian terkemuka dunia di bidangnya. Saat ini, Ashley dan tim mereka telah mendemonstrasikan cara untuk mendekati pencapaian kemungkinan baru yang ada di luar batas teknologi saat ini ”.

Phasecraft telah menutup putaran benih rekor untuk perusahaan kuantum di Inggris dengan pendanaan sebesar £ 3,7 juta dari investor VC sektor swasta, dipimpin oleh LocalGlobe dengan Episode1 dengan investor sebelumnya. Mantan pendiri Songkick Ian Hogarth juga bergabung sebagai presiden Phasecraft. Phasecraft sebelumnya telah mengumpulkan £ 750.000 putaran pra-unggulan yang dipimpin oleh UCL Technology Fund dengan Parkwalk Advisors dan London Co-Investment Fund dan telah memenangkan beberapa hibah yang difasilitasi oleh InnovateUK. Antara pendanaan ekuitas dan hibah penelitian, Phasecraft telah mengumpulkan lebih dari £ 5,5 juta.

Dr. Toby Cubitt: “Dengan pendanaan dan dukungan baru, kami dapat melanjutkan penelitian perintis dan kolaborasi industri untuk menumbuhkan industri TI kuantum dan menemukan aplikasi yang berguna dengan lebih cepat.”

Referensi: “Strategies for Solving the Fermi-Hubbard Model on Quantum Computers in the Short Term” oleh Chris Cade, Lana Mineh, Ashley Montanaro dan Stasja Stanisic, 10 Desember 2020, Review Fisik B.
DOI: 10.1103 / PhysRevB.102.235122

Tentang Phasecraft

Sejak didirikan pada tahun 2019, Phasecraft telah memantapkan dirinya sebagai pemimpin baru dalam penelitian kuantum.

Ini diprakarsai oleh ilmuwan kuantum terkemuka, Dr. Toby Cubitt, Dr. Ashley Montanaro dan Profesor John Morton, yang telah menghabiskan beberapa dekade memimpin tim peneliti pertama di UCL dan Universitas Bristol. Bersama-sama mereka telah membangun tim untuk mengaktifkan aplikasi komputasi kuantum yang berguna dengan mengembangkan algoritme efisiensi tinggi untuk mengoptimalkan kemampuan perangkat keras kuantum dalam jangka pendek.

Phasecraft bekerja sama dengan perusahaan perangkat keras kuantum terkemuka, termasuk Google dan Rigetti, para pemimpin akademis dan industri, untuk mengembangkan perangkat lunak berefisiensi tinggi yang mengembangkan komputasi kuantum dari demonstrasi eksperimental menjadi aplikasi yang berguna.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Skrining sinar-X mengidentifikasi obat yang menjanjikan untuk pengobatan COVID-19

Sebuah tim peneliti, termasuk ilmuwan MPSD, telah mengidentifikasi beberapa kandidat untuk melawan obat tersebut SARS-CoV-2 coronavirus menggunakan sumber cahaya sinar-X PETRA III di German...

Teori konspirasi memengaruhi perilaku kita – bahkan jika kita tidak mempercayainya!

Paling tidak karena COVID-19 pandemi, teori konspirasi lebih relevan dari sebelumnya. Mereka diberitakan dan didiskusikan di hampir semua media dan komunikasi. Tapi...

“Doodle Ringan” Nyata dalam Waktu Nyata

Para peneliti di Tokyo Metropolitan University telah merancang dan menerapkan algoritme yang disederhanakan untuk mengubah garis yang digambar secara bebas menjadi hologram pada CPU...

Teleskop Webb NASA menyertakan tabir surya seukuran lapangan tenis untuk perjalanan jutaan kilometer

Kedua wajah tabir surya James Webb Space Telescope dinaikkan secara vertikal untuk mempersiapkan pelipatan lapisan tabir surya. Kredit: NASA / Chris Gunn Insinyur bekerja...

Mineralogi Hangat Global Mengelola Pusat Perlindungan Kehidupan Batin

Tim lapangan DeMMO dari kiri ke kanan: Lily Momper, Brittany Kruger, dan Caitlin Casar mengambil sampel air yang meledak dari toilet DeMMO. Pendanaan:...

Newsletter

Subscribe to stay updated.