Κβαντικοί υπολογιστές: Φωτονικός κβαντικός προσομοιωτής δείχνει καθαρό πλεονέκτημα μνήμης σε σχέση με τους κλασικούς

Μια πλευρά στην οποία οι κβαντικοί υπολογιστές υπερτερούν έναντι των πιο παραδοσιακών εξαδέλφων τους βρίσκεται στην απαίτηση λιγότερης μνήμης για να προσομοιώσουν στοχαστικές διαδικασίες. Το κάνουν αυτό με πιο αποτελεσματική εγγραφή του πώς εξελίσσονται τέτοια συστήματα, τα οποία σε προσπάθειες στο παρελθόν είχαν απαιτήσει μεγάλο αριθμό παράλληλων προσομοιωτών. Πρόσφατα, ο Farzad Ghafari, του Πανεπιστημίου Griffith στην Αυστραλία και οι συνεργάτες του έχουν συρρικνώσει τον απαιτούμενο αριθμό προσομοιωτών σε μόλις έναν, με την επίδειξη ενός απλού κβαντικού προσομοιωτή του οποίου η κβαντική μνήμη χρησιμοποιεί λιγότερο χώρο αποθήκευσης από ότι ένας κλασικός.

Χρησιμοποιώντας την πόλωση φωτονίου ως αποθηκευτικό της μέσο, η ομάδα διευθέτησε μια συστοιχία οπτικών εξαρτημάτων για να διαχειριστεί την κατάσταση του φωτονίου, κάνοντας μια σειρά μετρήσεων και κωδικοποιώντας το αποτέλεσμα σε ένα νέο φωτόνιο. Η στοχαστική διαδικασία που η ομάδα προσομοίωσε ήταν αυτή ενός μερικώς τυχαίου νομίσματος του οποίου η προηγούμενη συμπεριφορά μπορεί μερικές φορές να χρησιμοποιήθηκε για να προβλέψει το μέλλον του. Εάν το νόμισμα επάνω έρχεται γράμματα, η προσομοίωση αποδίδει ένα 1. Εάν έρχεται επάνω κορώνα, διερευνά το μέλλον του και αποδίδει ένα 0 ή 2 ανάλογα από το εάν το επόμενο στρίψιμο είναι προδικασμένο να επιστρέψει κορώνα ή γράμματα. Μια τυπική ψηφιακή μνήμη εγγράφει αυτά τα τρία αποτελέσματα χρησιμοποιώντας δυο bits – καθένα αποθηκεύοντας αυστηρά είτε 1 ή 0. Καθώς ένα κβαντικό bit (qubit) μπορεί επίσης να είναι ένας συνδυασμός των 1 και 0, ο Ghafari και οι συνεργάτες εκμεταλλεύτηκαν αυτή την τρίτη επιλογή για να κωδικοποιήσουν τις τρεις καταστάσεις σε ένα απλό qubit.

Ο προσομοιωτής πέτυχε αυτή τη μειωμένη ζήτηση μνήμης ενώ απέδιδε με 99,3% πιστότητα. Παρόλο που το σενάριο του μαντικού νομίσματος ήταν σχετικά απλό, η ομάδα λέει ότι η τεχνική αυτή θα μπορούσε επίσης να χρησιμοποιηθεί σε πιο πολύπλοκες προσομοιώσεις.

Πηγή: APS

Περισσότερα στη δημοσίευση: Dimensional Quantum Memory Advantage in the Simulation of Stochastic Processes. Physical Review X.