1774394189
2026-03-24 23:05:00
Инсайдерская информация
- Новозеландские исследователи разработали гибридную оптическую «когерентную машину Изинга», которая может стать в ближайшем будущем альтернативой отказоустойчивым квантовым компьютерам для решения сложных задач оптимизации.
- Устройство использует циркулирующие оптические импульсы в оптоволоконной системе со свойствами блокировки симметрии для достижения стабильных и энергоэффективных вычислений при комнатной температуре, обеспечивая масштабируемую производительность и совместимость со стандартными телекоммуникационными компонентами.
- Система демонстрирует потенциал для таких приложений, как разработка лекарств, маршрутизация трафика и оптимизация искусственного интеллекта, при этом текущая работа сосредоточена на повышении стабильности и программируемости перед возможным развертыванием в ближайшем будущем.
- Изображение: доктор Лиам Куинн, научный сотрудник Те Вай Ао — Центра квантовых и фотонных технологий Додда-Уоллса.
ПРЕСС-РЕЛИЗ — Поскольку ожидается, что появление первого в мире масштабируемого и отказоустойчивого квантового компьютера произойдет через несколько лет, группа новозеландских исследователей разработала захватывающее гибридное устройство, которое может быстрее решать большие, трудноразрешимые проблемы.
Научный сотрудник, доктор Лиам Куинн из Центра Те Вай Ао — Додда-Уоллса, возглавляет работу, которая считается представляющей такой глобальный интерес, что его исследование только что было опубликовано в журнале Природные коммуникации журнал. Это знаменует собой кульминацию его докторской диссертации в сотрудничестве с коллегами по Центру: профессорами Стефаном Коэном и Миро Эркинтало, доцентом Стюартом Мердоком и научным сотрудником доктором Ицин (Рэй) Сюй.
В то время как IBM полагает, что они решат проблему к 2029 году с помощью 200-кубитного компьютера, Google, Amazon Web Services и Microsoft также лидируют в разработке своих собственных версий. Эксперты говорят, что многие из этих разработок в лучшем случае являются экспериментальными, а Microsoft утверждает, что в конечном итоге для нормальной работы такого устройства потребуется миллион кубитов.
Тем временем в лаборатории на другом конце света новозеландские исследователи и их европейские коллеги совершили собственный прорыв. Они работают над чем-то под названием «Когерентная машина Изинга» (CIM). Математическая модель Изинга используется для изучения того, как отдельные части системы влияют друг на друга. Основная проблема, которую он решает, заключается в следующем: учитывая множество взаимодействующих вариантов «да/нет», какая комбинация дает наилучший общий результат? Это известно как оптимизация.
Машину Изинга иногда называют «игрушечной моделью», поскольку она позволяет упростить сложные системы до такой формы, которую легче анализировать. Это помогает ученым понять широкий спектр явлений: от того, как материалы становятся магнитными, когда спины их атомов выравниваются; о том, как распространяются болезни и даже о том, как формируются мнения внутри сообществ.
Доктор Куинн объясняет, как это работает.
“Оптические импульсы света можно заставить циркулировать по замкнутому контуру. Благодаря специально разработанному взаимодействию между этими световыми импульсами система естественным образом переходит в предпочтительную конфигурацию или оптимальное решение. Таким образом, мы позволяем свойствам квантовой физики делать всю работу за нас”, – говорит он.
Оптическая машина Изинга, созданная новозеландцами, основана на так называемом «спонтанном нарушении симметрии поляризации в когерентно управляемом волоконном нелинейном резонаторе Керра». В их устройстве импульсы лазерного света переходят в состояние высокой или низкой интенсивности, что позволяет считывать их с помощью готовых телекоммуникационных компонентов.
Эта платформа, работающая по оптоволоконному кабелю, не только упрощает аппаратное обеспечение, но и открывает путь к более стабильным и высокопроизводительным устройствам для приложений — от финансового моделирования до разработки лекарств. Его можно использовать для решения чрезвычайно сложных задач оптимизации, таких как планирование, маршрутизация трафика, сворачивание белков и оптимизация искусственного интеллекта.
Машины Изинга уже существуют, но Куинн говорит, что устройство его команды исключительно стабильно.
“Мы считаем, что из-за его особых свойств нарушения симметрии у него есть преимущество. Он также может работать при комнатной температуре непрерывно более часа”.
“Мы перешли от одного импульса к 1000 импульсам за несколько коротких лет. У этого будет своя ниша в качестве краткосрочного решения. Действительно, может пройти некоторое время, прежде чем мощные отказоустойчивые квантовые компьютеры станут широко доступны”, – говорит Куинн.
Следующим шагом является кодирование и манипулирование чипом машины для повышения производительности, прочности и стабильности, что позволит машине Ising работать в течение более длительных периодов времени. В зависимости от прогресса, машина может быть введена в эксплуатацию к концу года. В настоящее время проект финансируется (во второй раз) фондом Марсдена, а также продолжается под эгидой программы Quantum Technologies Aotearoa Центра Додда-Уоллса.
Доктор Куинн говорит, что ему хотелось бы услышать мнение компаний и организаций о проблемах, которые они хотели бы решить. В качестве одного из вероятных кандидатов он называет предварительное моделирование разработки лекарств, помогающее разработчикам начать с более чистого соединения, чем они могли бы получить в противном случае.
Учитывая такое большое количество приложений и растущий спрос на вычислительную мощность, это достижение может стать реальной возможностью для предприятий, желающих опрашивать большие пулы данных. Учитывая, что стоимость аренды часа вычислительного времени на первых квантовых процессорах колеблется от 2500 до 7000 долларов США, машина Изинга является многообещающей альтернативой.
#Новозеландские #исследователи #сообщают #достижениях #области #оптической #машины #Изинга #для #гибридной #квантовой #оптимизации
Ещё по этой теме
