26 мая, 2022

zhukvesti

Находите все последние статьи и смотрите телешоу, репортажи и подкасты, связанные с Россией.

квантовый мемристор: единица арифметики, основанная на памяти

Квантовые вычисления появились в последние несколько лет как на дрожжах. На самом деле, как только крупные технологические компании, такие как IBM, Microsoft и Google, начали проявлять интерес, их перестали отслеживать. Тем не менее, исследования основных элементов квантовых вычислений продолжаются и для меня более интересны, чем инженерные достижения коммерческих лабораторий (которые по-прежнему абсолютно необходимы).

В соответствии с моими интересами группа исследователей недавно продемонстрировала первый квантовый мемристор. Это может стать решающим шагом на пути внедрения своего рода высокоэффективной нейронной сети в область квантовых вычислений без большого количества квантовых соединений.

Мемристоры и квантовое сложение

Концепция мемристора восходит к 1970-м годам, но долгое время оставалась как носок под стиральной машиной: забыта и не упущена. Основная идея заключается в том, что ток, протекающий через мемристор, зависит не только от напряжения, приложенного к клеммам, но и от Дата приложенного напряжения. Физические приложения мемристоров открывают большие перспективы для вычислений с низким энергопотреблением, поскольку их можно использовать для создания энергосберегающей памяти.

Квантовый мемристор, если рассматривать его в свете квантовой информации, немного сложнее. Кубит, который хранит один бит квантовой информации в своем квантовом состоянии, не обязательно имеет четко определенное значение бита. Вместо того, чтобы рациональное число было единицей или рациональным нулем, оно может находиться в состоянии квантовой суперпозиции. Значение кубита известно только тогда, когда мы его измеряем — измерение всегда показывает либо единицу, либо ноль. Наверное Получение логической единицы (или нуля) регулируется свойствами квантовой суперпозиции.

Задача квантового компьютера состоит в том, чтобы аккуратно модифицировать эти возможности посредством взаимодействия с другими состояниями квантовой суперпозиции, чтобы можно было прочитать результаты.

Теперь подумайте о мемристоре в этой схеме. Мемристор должен изменять квантовое состояние кубита на основе Значение предыдущих кубитов. Это означает две вещи. Во-первых, мемристор должен сохранять квантовые свойства кубита (иначе никакие дальнейшие операции не могут быть выполнены). Во-вторых, чтобы определить свое внутреннее состояние, мемристор должен измерять кубиты, что стирает его свойства. В некотором смысле это означает, что идеальный квантовый мемристор не может существовать (для справки, есть два теоретика, которые возмущаются идеей классического мемристора, так что это не новая область).

разделить разницу

Это несоответствие не остановило исследователей, они все равно смогли создать квантовый мемристор. Начнем с сути идеи. Представьте, что у вас есть несовершенное зеркало. Если вы нацелите на зеркало один фотон света, фотон будет либо отражаться от зеркала, либо передаваться с вероятностью, которая зависит от того, насколько хорошо зеркало отражает. Допустим, вы считаете отправленные фотоны и используете это число, чтобы изменить отражение зеркала. Это эффективно создает мемристор, но не квантовый мемристор.

Чтобы добавить количественное счастье, мы должны немного изменить опыт. Мы заменяем источник света на тот, который посылает лучи, содержащие либо один фотон, либо не содержащие фотон (состояние суперпозиции одного фотона или нуля). Лучи, отраженные от зеркала, сохраняют свое состояние суперпозиции и могут использоваться для будущих расчетов, в то время как отправляемые лучи измеряются для модуляции отражения от зеркала. Теперь у нас есть полная квантовая память: вероятность будущего отражения кубита зеркалом модулируется Поток Страна кубитов.

Реализовать это на практике немного сложнее, и исследователи использовали не только количество фотонов, но и другие свойства фотонов. Однако поведение (и математическая модель) остались прежними, и квантовый мемристор работал, как и ожидалось.

READ  Опытные пользователи PS5 и PS4 хранят на PS Now подписки, чтобы конвертировать их в PS Plus Premium