Resumo:
O repórter soube do Laboratório Provincial de Chips de Computação Quântica de Anhui no dia 2 que Origin Quantum, junto com a Universidade de Ciência e Tecnologia da China, o Instituto de Pesquisa de Inteligência Artificial do Centro Nacional de Ciência Abrangente de Hefei e outras equipes de pesquisa científica, desenvolveu com sucesso um "sistema de roteamento quântico coerente" para memória quântica de acesso aleatório (QRAM) no computador quântico supercondutor independente "Original Wukong". Isso equivale a estabelecer um "caminho rápido" para data centers e resolve efetivamente o problema da indústria de expansão de QRAM. O artigo relevante foi publicado recentemente na revista internacional de física "Physical Reviews X".
Se um computador quântico for comparado a uma “cidade inteligente”, então a memória quântica de acesso aleatório (QRAM) é o “data center” onde os dados são armazenados e programados. QRAM é um módulo funcional importante para implementar algoritmos como pesquisa quântica e aprendizado de máquina quântica. Seu núcleo é o “roteador quântico” – ele é responsável por entregar dados com precisão ao local de destino de acordo com as instruções de endereço. No entanto, à medida que a escala da rede de roteamento aumenta, a solução tradicional requer um grande número de portas quânticas padrão para decompor as instruções camada por camada para cada nó adicional, resultando em um aumento acentuado na profundidade da linha e no acúmulo de erros, o que limita a expansão da QRAM.
Para resolver esta dificuldade, a equipe de pesquisa propôs um esquema de construção de roteador quântico baseado em níveis de energia auxiliares. O "sistema de roteamento quântico coerente" usa o nível de energia auxiliar de qubits supercondutores para transformar operações complexas de comutação controlada na implementação equivalente de uma linha rasa composta por um pequeno número de portas de transição de dois bits. É equivalente a construir uma "estrada rápida" sobre um canal de dados congestionado, permitindo que os dados contornem nós redundantes e cheguem diretamente ao seu destino, reduzindo significativamente a profundidade da linha e reduzindo erros. Na verdade, os pesquisadores construíram três roteadores quânticos independentes e uma rede de roteamento quântico de duas camadas no computador quântico supercondutor autônomo "Original Wukong" para testes. Os resultados mostram que a eficiência de transmissão de informações de um único roteador quântico chega a 98%, e a eficiência geral de transmissão da rede de roteamento de duas camadas também pode chegar a 93%. No teste de acesso aleatório, a fidelidade média de um único roteador quântico atingiu 94,8%, e a fidelidade média da rede de roteamento de duas camadas atingiu 82,4%. Os dados mostram que esta solução pode alcançar roteamento coerente e reversível controlado por endereços quânticos e tem potencial para se expandir para redes de maior escala.
Os pesquisadores disseram que esta descoberta não apenas fornece um novo caminho para a construção de QRAM escalável no hardware supercondutor existente, mas também marca que a pesquisa e o desenvolvimento da computação quântica do meu país passaram da otimização de desempenho único para o estágio de verificação de funções quânticas complexas em hardware real. Confiar nas características do próprio dispositivo quântico pode alcançar operações de menor custo e maior eficiência, abrindo novas ideias para a otimização colaborativa de chips e circuitos quânticos.
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