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多样性可能是减少量子计算错误的关键因素

来源:未知 编辑:admin 时间:2019-10-22

  计算机科学家发现,在量子计算中,类似团队建设的多样性可以帮助计算机更好地完成工作。

  与传统计算机不同,量子计算机的处理过程是有噪声的,因此产生的错误率大大高于硅基计算机。因此量子运算要被重复数千次,以使正确的答案从所有错误的答案中脱颖而出。

  但是,在相同的量子位集上反复运行相同的操作可能会产生相同的错误答案,从统计学上看,这些错误答案似乎是正确的答案。据乔治亚理工学院的研究人员称,解决方案是在不同的量子位组上重复操作,这些量子位组有不同的误差信号,因此不会产生相同的相关误差。

  乔治亚理工大学电气与计算机工程学院教授莫努丁·库雷希和他的博士生斯瓦米特·坦努一起研究了这项技术,他说:“这里的想法是产生多种错误,这样你就不会一次又一次地看到同样的错误。”不同的量子位往往有不同的错误签名。当你把不同集合的结果结合起来时,澳门新葡亰平台游戏即使每个集合都没有得到正确的答案,最终的集合也会出现正确的答案。

  坦努将这项被称为多元映射集成(EDM)的技术与希望成为百万富翁的游戏节目进行了比较。不确定多项选择题答案的选手可以向演播室观众寻求帮助。

  在已有的有噪声的中间尺度量子(NISQ)计算机上进行的实验表明,与最先进的映射算法相比,EDM将推理质量提高了2.3倍。通过组合不同集合的输出概率分布,EDM通过抑制不正确的集合来放大正确的答案。

  坦努承认,EDM技术是违反直觉的。量子位元可以根据它们在特定类型问题上的错误率进行排序,最合理的做法可能是使用最精确的那一组。但即使是最好的量子位元也会产生误差,而且当操作进行了数千次时,这些误差很可能是相同的。

  选择具有不同错误率的量子位,选择不同类型的错误。坦努解释说:“这项研究的目标是创建几个不同版本的程序,每个版本都可能出错,但不会犯相同的错误。只要他们犯不同的错误,当你把事情平均化,错误就会被抵消,正确的答案就会出现。”

  “如果你组建一个背景相同的专家团队,他们可能都有相同的盲点。如果你想让团队适应盲点,那就召集一群有不同盲点的人。作为一个整体,整个团队将被保护起来,避免出现特定的盲点。”他说。

  传统的硅基计算机的错误率几乎可以忽略不计,大约是千万分之一,澳门新葡亰平台游戏但今天的NISQ量子计算机的错误率为一百分之一。

  库雷希说:“这些都是早期的机器,设备有很多错误。随着时间的推移,这可能会改善,但因为我们依赖的物质能量极低,缺乏稳定性,我们永远不会得到我们所期望的硅的可靠性。量子态本质上是关于单个粒子的,但是有了硅,你就可以把许多分子聚集在一起,并平均它们的活性。”

  如果硬件本身不可靠,我们就必须编写软件来充分利用它。”他说。“我们必须考虑硬件特性,才能让这些独特的机器发挥作用。”

  为了得到可能正确的答案而运行数千次量子运算的概念,乍一看似乎适得其反。但是量子计算比传统计算要快得多,没有人会反对重复运行几千次。

  量子误差缓解方案于10月14日在第52届IEEE/ACM国际微结构研讨会上公布。

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