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多样性可能是减少量子计算错误的关键

计算机科学家发现,在量子计算中,就像在团队建设中一样,稍微多样化可以帮助更好地完成工作。

与传统计算机不同,基于量子的计算机中的处理过程比较嘈杂,其错误率大大高于基于硅的计算机。因此,量子运算被重复了数千次,以使正确的答案在统计上从所有错误的答案中脱颖而出。

多样性可能是减少量子计算错误的关键

但是,在相同的量子位集上一次又一次地运行相同的操作可能会生成相同的错误答案,这些错误答案在统计上似乎是正确的答案。根据佐治亚理工学院的研究人员的说法,解决方案是对具有不同错误签名的不同qubit集重复该操作-因此不会产生相同的相关错误。

佐治亚理工学院电气与计算机工程学院的教授Moinuddin Qureshi说:“这里的想法是产生各种各样的错误,这样您就不会一次又一次看到相同的错误。” D.学生Swamit Tannu。坦努说:“不同的量子位往往具有不同的错误特征。当将来自不同集合的结果组合在一起时,即使它们各自没有得到正确的答案,也会出现正确的答案。”

坦努(Tannu)将这项技术(称为“多元映射合奏”(EDM))与游戏节目《谁想成为百万富翁》进行了比较。不确定多选题答案的参赛者可以向摄影棚观众寻求帮助。

库雷希说:“观众中的大多数人没有必要知道正确的答案。” “即使有20%的人都知道,您也可以识别出来。如果答案不明的人在四个不同的桶中都得到同样的答案,那么正确的答案将获得40%,即使只有相对较小的数字,您也可以选择它正确的人。”

使用现有的嘈杂中间尺度量子(NISQ)计算机进行的实验表明,与最新的映射算法相比,EDM将推理质量提高了2.3倍。通过组合各种集合的输出概率分布,EDM通过抑制不正确的答案来放大正确的答案。

Tannu承认,EDM技术是违反直觉的。可以根据特定问题类型的错误率对Qubit进行排名,最合乎逻辑的操作方法可能是使用最准确的集合。但是,即使是最佳的量子位也会产生错误,并且当该操作完成数千次时,这些错误很可能是相同的。

选择具有不同错误率(因此错误类型也不同)的qubit可以通过确保一个正确的答案超出错误的多样性来预防这种情况。

Tannu解释说:“研究的目的是创建该程序的几个不同版本,每个版本都可能出错,但它们不会犯相同的错误。” “只要他们犯了各种各样的错误,当您将事情平均化时,这些错误就会被消除,并给出正确的答案。”

Qureshi将EDM技术与人力资源顾问提倡的团队建设技术进行了比较。

他说:“如果组建一支由相同背景的专家组成的团队,那么所有人可能都有相同的盲点。” “如果要使团队能够抵抗盲点,请召集一群拥有不同盲点的人。总体而言,团队将受到防范特定盲点的影响。”

常规的基于硅的计算机中的错误率几乎可以忽略不计,约为千亿分之一的操作,但是如今的NISQ量子计算机仅产生100次操作就产生错误。

库雷希说:“这些设备实际上是早期设备,存在很多错误。” “随着时间的流逝,这种情况可能会有所改善,但是由于我们所依赖的是能量极低且缺乏稳定性的物质,因此我们永远无法获得硅所期望的可靠性。量子态本质上是单个粒子,而硅您将许多分子堆积在一起并平均其活性。

他说:“如果硬件天生不可靠,我们就必须编写软件以充分利用它。” “我们必须考虑硬件特性,以使这些独特的机器有用。”

最初运行数千次量子操作以获得最初可能是正确答案的想法似乎适得其反。但是量子计算比常规计算快得多,因此没人反对进行数千次重复运行。

Qureshi说:“量子计算机的目标不是采用当前程序并使其运行得更快。” “使用量子,我们可以解决即使是最快的超级计算机也几乎无法解决的问题。拥有数百个量子比特,这超出了现有技术的水平,我们可以解决最快的超级计算机可能需要一千年的问题。 ”

Qureshi补充说:“您不介意进行数千次计算以获得这样的答案。”

量子误差缓解方案计划于10月14日在第52届年度IEEE / ACM国际微体系结构研讨会上提出。这项工作得到了Microsoft的礼物的支持。

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