Zusammenfassung:
Der Reporter erfuhr am 2. vom Anhui Provincial Key Laboratory of Quantum Computing Chips, dass Origin Quantum zusammen mit der University of Science and Technology of China, dem Hefei Comprehensive National Science Center Artificial Intelligence Research Institute und anderen wissenschaftlichen Forschungsteams erfolgreich ein „kohärentes Quantenroutingsystem“ für Barrel Quantum Random Access Memory (QRAM) auf dem unabhängigen supraleitenden Quantencomputer „Original Wukong“ entwickelt hat. Dies entspricht der Einrichtung einer „Schnellstraße“ für Rechenzentren und löst effektiv das Branchenproblem der QRAM-Erweiterung. Der entsprechende Artikel wurde kürzlich in der internationalen Physikzeitschrift „Physical Reviews X“ veröffentlicht.
Vergleicht man einen Quantencomputer mit einer „Smart City“, dann ist der Quanten-Random-Access-Memory (QRAM) das „Datenzentrum“, in dem Daten gespeichert und geplant werden. QRAM ist ein wichtiges Funktionsmodul zur Implementierung von Algorithmen wie Quantensuche und Quantenmaschinelles Lernen. Sein Herzstück ist der „Quantenrouter“ – er ist dafür verantwortlich, Daten entsprechend den Adressanweisungen präzise an den Zielort zu liefern. Mit zunehmender Größe des Routing-Netzwerks erfordert die herkömmliche Lösung jedoch eine große Anzahl von Standard-Quantengattern, um Anweisungen Schicht für Schicht für jeden zusätzlichen Knoten zu zerlegen, was zu einem starken Anstieg der Zeilentiefe und einer Anhäufung von Fehlern führt, was die Erweiterung des QRAM begrenzt.
Um dieses Problem anzugehen, schlug das Forschungsteam ein Quantenrouter-Konstruktionsschema vor, das auf Hilfsenergieniveaus basiert. Das „kohärente Quanten-Routing-System“ nutzt das Hilfsenergieniveau supraleitender Qubits, um komplexe kontrollierte Schaltvorgänge in die äquivalente Implementierung einer flachen Leitung umzuwandeln, die aus einer kleinen Anzahl von Zwei-Bit-Übergangsgattern besteht. Dies entspricht dem Bau einer „Schnellstraße“ über einen überlasteten Datenkanal, die es den Daten ermöglicht, redundante Knoten zu umgehen und ihr Ziel direkt zu erreichen, wodurch die Leitungstiefe erheblich reduziert und Fehler reduziert werden. Zu Testzwecken bauten die Forscher tatsächlich drei unabhängige Quantenrouter und ein zweischichtiges Quantenrouting-Netzwerk auf dem autonomen supraleitenden Quantencomputer „Original Wukong“. Die Ergebnisse zeigen, dass die Informationsübertragungseffizienz eines einzelnen Quantenrouters bis zu 98 % beträgt und die Gesamtübertragungseffizienz des zweischichtigen Routing-Netzwerks ebenfalls 93 % erreichen kann. Im Direktzugriffstest erreichte die durchschnittliche Wiedergabetreue eines einzelnen Quantenrouters 94,8 % und die durchschnittliche Wiedergabetreue des zweischichtigen Routing-Netzwerks erreichte 82,4 %. Die Daten zeigen, dass diese Lösung ein kohärentes, reversibles Routing erreichen kann, das durch Quantenadressen gesteuert wird, und dass sie das Potenzial hat, auf größere Netzwerke ausgeweitet zu werden.
Die Forscher sagten, dass dieser Durchbruch nicht nur einen neuen Weg für den Aufbau von skalierbarem QRAM auf bestehender supraleitender Hardware bietet, sondern auch zeigt, dass die Forschung und Entwicklung im Bereich Quantencomputing in meinem Land von der Optimierung der Einzelleistung zur Verifizierungsphase komplexer Quantenfunktionen auf realer Hardware übergegangen ist. Wenn man sich auf die Eigenschaften des Quantengeräts selbst verlässt, können niedrigere Kosten und eine höhere Effizienz im Betrieb erzielt werden, was neue Ideen für die gemeinsame Optimierung von Quantenchips und -schaltungen eröffnet.
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