Об их исследовании сообщают в выпуске 18 июня Physical Review Letters.Область квантового вычисления все еще относительно молода. Сначала предложенный в 1980-х, квантовый компьютер использует принципы квантовой механики (физика очень мелочей как электроны и фотоны), чтобы обработать информацию значительно быстрее, чем традиционные компьютеры.
Классическому компьютеру составили память битов (единицы информации), где каждый бит представляет или тот или ноль. Квантовый компьютер поддерживает последовательность кубитов. Подобный немного, единственный кубит может представлять тот или ноль, но он может также представлять любое квантовое суперположение этих двух государств, означая, что это может быть и то и ноль одновременно.В то время как несколько систем небольшого-количества-кубита были построены, полномасштабный квантовый компьютер – все еще годы далеко.
Кубитами трудно управлять, так как любое волнение заставляет их падать из их квантового состояния или «decohere», и их поведение больше не может объясняться квантовой механикой. Неуниверсальные компьютеры другого более широкого масштаба были построены – включая очень объявленный компьютер D-волны, купленный НАСА и Google в прошлом месяце – но ни один из них в настоящее время не имеет право заменять классические компьютеры.
Теоретические прорывы в квантовом дизайне алгоритма немногочисленны. В 1994 Питер Шор ввел метод для нахождения главных факторов больших количеств – способность, которая отдаст современную уязвимую криптографию. Пятнадцать лет спустя исследователи MIT представили Quantum Linear Systems Algorithm (QLSA), который обещал принести тот же самый тип эффективности к системам линейных уравнений – чье решение крайне важно для обработки изображения, видео обработки, обработки сигнала, контроля за роботом, погодного моделирования, генетического анализа и анализа населения, чтобы назвать всего несколько заявлений.«Но это не вполне поставляло; на основе их процесса никто не мог выяснить, как вытащить полезный ответ из компьютера», объясняет Дэвид Клэдер APL, который наряду с Брайаном Джейкобсом и Чедом Спраусом написал, «Предобусловленный Квант Линейный Системный Алгоритм».
Как представлено, у алгоритма было три особенности, которые сделали его diffi культ, чтобы относиться к универсальной проблеме specifi катионы и достигают обещанного показательного ускорения, написали они. Технические детали с подготовкой проблемы на квантовом компьютере сделали его неясным, как можно было бы применить его к реальному вычислению. Кроме того, обещание показательного ускорения было только верно для очень ограниченного набора линейных систем, которые, как правило, не существуют в реальных проблемах. Наконец, получение полезного ответа от вычисления, оказалось, было довольно трудным из-за запутанности с неотъемлемо вероятностной природой квантового измерения.
В их статье авторы описывают, как они смогли решить каждую из этих проблем и извлечь полезную информацию из решения. Кроме того, они продемонстрировали применимость алгоритма, показав, как закодировать проблему вычисления электромагнитного поперечного сечения рассеивания, также известного как радарное поперечное сечение (RCS).Измерения RCS стали все более и более важными для вооруженных сил. Это относится к власти, которая была бы возвращена объектом, когда освещено радаром.
Власть указывает, как хорошо радар может обнаружить или отследить ту цель, таким образом, есть продолжающиеся усилия уменьшить RCS таких объектов как ракеты, суда, танки и самолет. С квантовым компьютером исследователи языка АПЛ теперь показали, что эти вычисления могут быть сделаны намного быстрее и образцовые намного более сложные объекты, чем было бы возможное использование даже на самых мощных классических суперкомпьютерах.
Работа финансировалась Деятельностью Проектов Перспективного исследования Разведки в соответствии с ее Квантовой программой Информатики, которая исследует вопросы, касающиеся вычислительных ресурсов, требуемых управлять квантовыми алгоритмами на реалистических квантовых компьютерах.