纳米技术

我们的纳米新闻摘要赞助商
国际小母牛

维基百科附属按钮

主页>压力>两全其美:如何在现代量子计算机上解决实际问题

照片显示Dr.亚历克谢夫,IBM Q量子计算机模型,Creditargonne国家实验室
照片显示Dr.亚历克谢夫,IBM Q量子计算机模型,Creditargonne国家实验室

摘要:
近年来,量子设备已经出现,使研究人员首次能够使用真正的量子硬件来解决科学问题。然而,近期内,量子计算机的量子比特(量子信息的基本单位)的数量和质量预计仍将受到限制,使这些机器难以用于实际应用。

两全其美:如何在现代量子计算机上解决实际问题

阿贡,IL 7月12日发布,2019年

量子和经典的混合方法可能是用现有的量子硬件解决这个问题的答案。美国的研究人员能源部(DOE)阿贡国家实验室和洛斯阿拉莫斯国家实验室,与美国克莱姆森大学和富士通实验室的研究人员一起,开发了在量子机上运行的混合算法,并使用IBM量子计算机(见下文,了解argonne在橡树岭国家实验室(Oak Ridge National Laboratory,ORNL)的IBM Q Hub中的作用)和D波量子计算机演示了它们的实际应用。vwin徳赢官网

“这种方法将使研究人员能够使用短期量子计算机来解决支持能源部任务的应用。例如,它可以用于在代谢网络或微生物群中寻找群落结构。首席项目专家,计算科学处

小组的工作发表在一篇题为“解决小量子计算机优化问题的混合方法”的文章中,该文章发表在电气和电子工程师协会(IEEE)计算机杂志2019年6月的一期中。

关注量子比特连接,噪音水平高,纠正错误所需的努力,量子硬件的可扩展性限制了研究人员提供未来量子计算所承诺的解决方案的能力。

该团队开发的混合算法利用经典计算机和量子计算机的最佳特性和能力来解决这些局限性。例如,经典计算机拥有能够存储巨大数据集的大内存——这对只有少量量子比特的量子设备来说是一个挑战。另一方面,量子算法在某些问题上比经典算法表现得更好。

为了区分在两种完全不同的硬件上执行的计算类型,该小组将混合算法的经典和量子阶段称为经典计算机的中央处理器(CPU)和量子计算机的量子处理单元(QPU)。

该小组抓住了图的划分和聚类作为实际的和重要的优化问题的例子,这些问题已经可以用量子计算机来解决:一个小的图问题可以直接在一个qpu上解决。更大的图问题需要混合量子经典方法。

由于问题变得太大,无法直接在量子计算机上运行,研究人员使用分解方法将问题分解成qpu可以管理的更小的部分——这是他们从高性能计算和经典数值方法中借鉴的一个想法。

所有的部件都在CPU上组装成最终的解决方案,不仅找到了更好的参数,同时也确定了在量子计算机上解决的最佳子问题大小。

这种混合方法不是一个银弹;它们不允许量子加速,因为使用分解方案会限制问题规模增加时的速度。在接下来的10年里,尽管如此,预期的量子位改进(质量,计数,和连接性)。纠错,量子算法将减少运行时间,实现更高级的计算。

“与此同时,”尤里·阿列克谢夫说,计算科学部的主要项目专家,“这种方法将使研究人员能够使用短期量子计算机来解决支持能源部任务的应用。例如,它可用于在代谢网络或微生物群中寻找群落结构。”

###

其他论文作者包括克莱姆森大学的Ruslan Shaydulin和Ilya Safro,美国富士通实验室的Hayato Ushijima Mwesigwa,和克里斯蒂安F.A.Negre和Susan M.洛斯阿拉莫斯国家实验室的穆尼塞夫斯基。

本研究利用了阿贡领导力计算设施的计算资源,能源部科学用户设施办公室;位于橡树岭国家实验室的IBM量子计算机;以及美国能源部国vwin徳赢官网家核安全管理局在洛斯阿拉莫斯国家实验室的高级模拟和计算程序提供的一台D波2000Q量子计算机。

关于橡树岭国家实验室的IBM Q中心…
IBM Q Network是世界上第一个由财富500强公司组成的社区,初创企业,学术机构和研究实验室与IBM合作,推进量子计算,探索商业和科学的实际应用。作为Ornl IBM Q Hub的成员组织之一,阿贡正在开发量子算法,以帮助应对化学和物理方面的挑战。新算法还将用于模拟和模拟量子网络体系结构,开发混合量子经典体系结构。它结合了量子处理器的力量和阿贡世界级的超级计算资源。IBM Q Hub的成员资格使阿贡研究人员能够利用他们在广泛的多学科科学应用中可扩展算法方面的专业知识,探索量子计算对关键领域(包括量子化学和量子材料)的影响。

####

关于阿贡国家实验室
阿贡国家实验室寻求解决国家科技问题的办法。国家第一个国家实验室,阿贡在几乎所有的科学学科中进行前沿的基础和应用科学研究。阿贡研究人员与数百家公司的研究人员密切合作,大学,联邦政府,国家和市政府机构帮助他们解决具体问题,推进美国的科学领导,为国家创造更好的未来做好准备。来自60多个国家的员工,阿贡由乌奇卡戈·阿贡管理,美国有限责任公司能源部科学办公室。

美国能源部科学办公室是美国物理科学基础研究的唯一最大支持者,正在努力解决我们这个时代最紧迫的一些挑战。更多信息,参观https://energy.gov/science网站.

更多信息,请点击在这里

联络:
本杰明·席尔茨

630-252-5640号

版权所有©阿贡国家实验室

如果你有意见,拜托 联系人我们。

新闻发布者,不是第7波,vwin徳赢官网股份有限公司。或者现在的纳米技术,对内容的准确性负全部责任。

书签:
好吃的 迪格 新闻藤 谷歌 雅虎 Reddit公司 木兰属植物 毛皮 脸谱网

相关链接

相关期刊文章:

相关新闻媒体

新闻和信息

当你爆炸化学键时会发生什么?阿秒激光技术产生化学键离解膜7月12日,2019年

纳米技术提供乙肝疫苗:X射线成像显示,纳米结构的二氧化硅作为一种保护性载体,将完整的抗原输送到肠道,从而触发免疫反应。这种材料可以产生一种针对六种疾病的多疫苗。7月12日,2019年

奇怪的弯曲几何有助于推动科学界7月12日,2019年

工程师革新分子显微镜:单分子测量电位7月12日,2019年

实验室

研究揭示了双层石墨烯中奇异的量子态:这一发现为量子系统中电子相互作用的性质提供了新的线索,并为未来的量子计算机建立了一个潜在的新平台。6月26日,2019年

符合三维曲线的二维晶体为工程量子器件创造应变6月7日,2019年

量子信息得到了薄膜突破的推动:该方法为全光学量子计算机开辟了新的道路,其他技术5月31日,2019年

NIST物理学家“传送”分离离子间的逻辑操作5月30日,2019年

政府-立法/法规/资金/政策

脊髓损伤的“epipen”7月12日,2019年

当你爆炸化学键时会发生什么?阿秒激光技术产生化学键离解膜7月12日,2019年

奇怪的弯曲几何有助于推动科学界7月12日,2019年

鞘推动强大的新人造肌肉7月11日,2019年

量子计算

研究揭示了双层石墨烯中奇异的量子态:这一发现为量子系统中电子相互作用的性质提供了新的线索,并为未来的量子计算机建立了一个潜在的新平台。6月26日,2019年

神秘的Majorana准粒子现在更接近于量子计算的控制:普林斯顿的研究人员发现了一个强大的Majorana准粒子,并展示了它是如何被打开和关闭的。6月14日,2019年

小电流使自旋电子学有很大的进步:一种新的低功率磁开关元件可以帮助自旋电子学器件6月14日,2019年

新的视频突出了2019年IEEE国际电子设备会议(IEDM)论文的具体主题。6月13日,2019年

发现

当你爆炸化学键时会发生什么?阿秒激光技术产生化学键离解膜7月12日,2019年

纳米技术提供乙肝疫苗:X射线成像显示,纳米结构的二氧化硅作为一种保护性载体,将完整的抗原输送到肠道,从而触发免疫反应。这种材料可以产生一种针对六种疾病的多疫苗。7月12日,2019年

奇怪的弯曲几何有助于推动科学界7月12日,2019年

工程师革新分子显微镜:单分子测量电位7月12日,2019年

公告

当你爆炸化学键时会发生什么?阿秒激光技术产生化学键离解膜7月12日,2019年

纳米技术提供乙肝疫苗:X射线成像显示,纳米结构的二氧化硅作为一种保护性载体,将完整的抗原输送到肠道,从而触发免疫反应。这种材料可以产生一种针对六种疾病的多疫苗。7月12日,2019年

奇怪的弯曲几何有助于推动科学界7月12日,2019年

工程师革新分子显微镜:单分子测量电位7月12日,2019年

采访/书评/论文/报告/播客/期刊/白皮书

德累斯顿物理学家使用纳米结构来释放高效白色OLED的光子:捕获的光粒子7月12日,2019年

当你爆炸化学键时会发生什么?阿秒激光技术产生化学键离解膜7月12日,2019年

纳米技术提供乙肝疫苗:X射线成像显示,纳米结构的二氧化硅作为一种保护性载体,将完整的抗原输送到肠道,从而触发免疫反应。这种材料可以产生一种针对六种疾病的多疫苗。7月12日,2019年

奇怪的弯曲几何有助于推动科学界7月12日,2019年

研究伙伴关系

鞘推动强大的新人造肌肉7月11日,2019年

燃料电池催化剂的活性翻了一番:建模导致铂燃料电池催化剂的最佳尺寸7月5日,2019年

在纳米尺度上实现自发同步7月4日,2019年

新的研究表明纳米级摆耦合7月3日,2019年

纳米新闻摘要
来自世界各地的最新消息,免费



优质产品
NanoNews自定义
只有你想看的新闻!
了解更多信息
纳米战略
全方位服务,专家咨询
了解更多信息