Машинное обучение справилось с исправлением ошибок в квантовых компьютерах

Машинное обучение справилось с исправлением ошибок в квантовых компьютерах

Физики из Университета Сиднея разработали метод исправления «квантовых ошибок» с помощью машинного обучения. Алгоритм предсказывает эволюцию квантового состояния и его распада и управляет его состоянием, чтобы избежать декогеренции. Методика позволит увеличить время жизни кубитов квантовых компьютеров и увеличить надежность систем на их основе. Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.

В основе квантовых компьютеров лежат квантовые аналоги битов — кубиты. Эти элементы находятся в когерентных состояниях (в суперпозиции состояний), принимая с некоторой долей вероятности значение «ноль» или «единица». Однако это состояние очень хрупкое и взаимодействия кубита с окружающей средой разрушают его, происходит декогеренция и в результате вместо суперпозиции двух состояний кубит оказывается в одном конкретном. Если декогеренция произойдет в ходе вычислений (например, разложения числа на простые множители), то помимо правильных разложений с некоторой вероятностью будут выпадать ошибочные множители.

Проблему декогеренции кубитов как правило решают с помощью пассивных методов — усовершенствованием изоляции или топологической защитой квантовых состояний. Также существует активный подход. Его можно описать следующим образом: в каждый момент времени наблюдатель следит за квантовым состоянием кубита и если оно начинает распадаться, то с помощью системы обратной связи к нему прикладывается некоторое обращающее декогеренцию воздействие — обратная связь. Проблема активного подхода состоит в необходимости наблюдать за квантовой системой. В квантовой механике операция измерения (наблюдения) также разрушает когерентность.

Авторы новой работы попытались обойти эту проблему, используя методы управления с предсказанием. Физики использовали методы машинного обучения с учителем для поиска корреляций в квантовом шуме и процессах декогеренции. Проверка методики происходила на ионах иттербия, захваченных в оптическую ловушку. Ионы могли находиться в двух электронных состояниях, близких по энергии — условно «ноль», или «единица».

Чтобы оценить эффективность методики авторы использовали заранее известный шум, по своей интенсивности превышающий все другие возможные шумы системы. Однако информация о «запрограммированности» шума была недоступна для алгоритмов обучения. В результате физики зафиксировали снижение уровня ошибок в кубите. Ученые отмечают, что метод не требует дополнительных квантовых систем для анализа и может быть применен для любых архитектур кубитов. 

Ранее IBM сообщила о создании четырехкубитных чипов с автоматическим детектированием ошибок двух типов: декогеренции и смены бита (bit-flip) (изменяющей состояние кубита на противоположное). В их основе лежат сверхпроводящие кубиты. Задача о коррекции квантовых ошибок в кубитных чипах решена для ошибок типа смены бита.

Владимир Королёв

N+1

Похожие новости:
Аналитики Gartner назвали год, когда станут широко распространены "умные машины"
Специалисты аналитической компании Gartner назвали год, когда станут широко распространены «умные машины». Этим общим термином аналитики обозначили когнитивные вычисления, искусственный интеллект, интеллектуальную автоматизацию, машинное обучение и глубокое обучение.Итак, по мнению экспертов Gartner, ..
2016-12-25 5509 0 Интернет, IT
0
Google привлечет искусственный интеллект к борьбе со спамом
Google будет использовать искусственный интеллект и машинное обучение, чтобы избавить своих пользователей от спам-рассылок. Об этом сообщается в официальном блоге компании. Почтовый сервис Gmail теперь использует искусственные нейронные сети, элемент системы искусственного интеллекта, чтобы выявлять ..
2015-07-13 5168 0 Интернет, IT
0
Машинное обучение помогло нанести на карту рыболовные суда
Google совместно с организациями SkyTruth и Oceana запустил картографический сервис Global Fishing Watch, который помогает следить за активностью рыболовных судов. Об этом сообщается в блоге сервиса Google Maps.Высокие темпы рыбной ловли в различных районах могут приводить к сильному ..
2016-09-17 1736 0 Интернет, IT
0
Голосовой переводчик Skype научился понимать русскую речь
Компания Microsoft в новом обновлении версии Skype с голосовым переводом включила поддержку распознавания голосового ввода на русском языке. Об этом сообщается в официальном блоге Skype, приложение Skype Translator доступно для загрузки в Windows Store.Skype Translator — расширенная версия мессенджера Skype, ..
2016-10-11 1949 0 Интернет, IT
1
Facebook продемонстрировала новый язык программирования
Соцсеть Facebook продемонстрировала новый язык программирования Hack. Это непосредственный потомок языка PHP. В его основе лежит синтаксис этого языка. Как сообщает официальный сайт компании, посвященный новинке, значительную часть соцсети уже перевели на новый язык. Основное требование к Hack ..
2014-03-30 1848 0 Интернет, IT
0
Google предложила поиграть с искусственным интеллектом
Компания Google запустила проект A.I. Experiments, призванный на простых практических примерах продемонстрировать возможности искусственного интеллекта (ИИ) всем желающим. В последние годы технологии ИИ, в первую очередь машинное обучение, стали одним из приоритетных направлений разработок Google. Компания активно применяет их в своих ..
2016-11-18 4416 0 Интернет, IT
0
В Windows 10 нашли опасную уязвимость
В предустановленном на Windows 10 менеджере паролей Keeper обнаружена критическая уязвимость, позволяющая похищать данные пользователей. На это обратил внимание специалист Google Тэвис Орманди (Tavis Ormandy).Отмечается, что точно такая же уязвимость была найдена более года назад. Фирменный плагин ..
2017-12-18 3626 0 Интернет, IT
2
Google использовал квантовые нейросети для моделирования молекул
Британско-американская группа физиков, включающая в себя экспертов из Google и Университета Калифорнии, впервые провела эксперимент про масштабируемому квантовому моделированию молекулы водорода. В работе авторы использовали двухкубитный квантовый вычислитель и обошлись без ресурсоемкой предварительной компиляции алгоритмов. Исследование опубликовано ..
2016-07-20 1692 0 Интернет, IT
0
Google раскрыла три уязвимости в операционной системе OS X от Apple
Специалисты по инфобезопасности компании Google публично раскрыли три уязвимости в операционной системе OS X для компьютеров Mac. Об этом сообщает издание Ars Technica. Ошибку обнаружила команда Project Zero в составе Google, которая занимается поиском уязвимостей во всех программных продуктах. Как правило, специалисты ..
2015-01-26 5371 0 Интернет, IT
0
Facebook выплатила 400 тысяч долларов за поиск уязвимостей
Facebook объявила о старте очередной программы по поощрению "белых" хакеров. Тот, кто первый обнаружит неизвестную ранее лазейку в системе безопасности соцсети, получит от 500 долларов до 10 тысяч долларов (в зависимости от степени уязвимости). Подробнее об условиях участия можно узнать из блога ..
2012-07-31 1863 0 Интернет, IT
0
Российский стартап создал платформу для распознавания естественного языка
Стартап «Мивар» создал программную платформу Tel!Mi для распознавания текстовых сообщений, написанных на естественном языке. Об этом сообщает корреспондент «Ленты.ру» с мероприятия компании.По утверждению генерального директора «Мивара» Олега Варламова, на данный момент система способна распознавать не только ..
2015-10-19 1667 0 Интернет, IT
0
Нейросеть научилась определять возраст мозга по МРТ
Британские и нидерландские ученые научились определять возраст мозга по МРТ и возможные признаки его преждевременного старения с помощью машинного обучения. Результаты работы доступны на сайте препринтов arXiv.org.   Определение кажущегося возраста мозга и сопоставление его с реальным возрастом пациента имеет большое значение для своевременной диагностики ..
2016-12-13 3207 0 Интернет, IT
0
Алгоритм усложнит экзаменационные задачи для квантовых компьютеров
Физики из Мадридского университета Комплутенсе и Университета Южной Калифорнии разработали алгоритм, способный значительно усложнять задачи, необходимые для тестирования производительности квантовых вычислителей. Благодаря подобным системам ученые смогут количественно оценить преимущество квантовых компьютеров над классическими. По словам ..
2016-07-19 1573 0 Интернет, IT
1
Самым безопасным браузером признан Google Chrome
Компания Accuvant опубликовала результаты проведенного по заказу Google исследования безопасности наиболее популярных на сегодняшний день веб-браузеров: Google Chrome, Internet Explorer и Mozilla Firefox. Суммарно они занимают около 91,55% рынка браузеров. Самым безопасным специалисты признали Chrome, ..
2011-12-13 1833 0 Интернет, IT
0
В 2014 году может исчезнуть глобальный интернет
Эксперты Лаборатории утверждают, что в 2014 году, интернет который мы знаем в глобальном, привычном для нас виде может исчезнуть. А его заменят отдельные национальные сети, с ограниченными доступами к иностранным ресурсам. А. Гостев, главный эксперт компании, утверждает, у пользователей пропадает доверие к безопасности ..
2014-01-19 1523 0 Интернет, IT
0