Các công nghệ tận dụng các hành vi cơ học lượng tử mới có khả năng trở nên phổ biến trong tương lai gần. Chúng có thể bao gồm các thiết bị sử dụng thông tin lượng tử làm dữ liệu đầu vào và đầu ra, yêu cầu xác minh cẩn thận do tính không chắc chắn vốn có. Việc xác minh sẽ khó khăn hơn nếu thiết bị phụ thuộc vào thời gian khi đầu ra phụ thuộc vào các đầu vào trong quá khứ. Lần đầu tiên, các nhà nghiên cứu sử dụng máy học đã cải thiện đáng kể hiệu quả xác minh cho các thiết bị lượng tử phụ thuộc vào thời gian bằng cách kết hợp một hiệu ứng bộ nhớ nhất định có trong các hệ thống này.
Máy tính lượng tử xuất hiện nhiều trên báo chí khoa học, nhưng những cỗ máy này được hầu hết các chuyên gia coi là vẫn còn sơ khai. Tuy nhiên, Internet lượng tử có thể gần hơn một chút so với hiện tại. Điều này sẽ mang lại lợi thế bảo mật đáng kể so với internet hiện tại của chúng ta, trong số những thứ khác. Nhưng ngay cả điều này cũng sẽ dựa vào các công nghệ vẫn chưa nhìn thấy ánh sáng ban ngày bên ngoài phòng thí nghiệm. Mặc dù nhiều nguyên tắc cơ bản của các thiết bị có thể tạo ra internet lượng tử của chúng ta có thể đã được tìm ra, nhưng có rất nhiều thách thức về kỹ thuật để biến chúng thành sản phẩm. Nhưng nhiều nghiên cứu đang được tiến hành để tạo ra các công cụ thiết kế các thiết bị lượng tử.
Nhà nghiên cứu sau tiến sĩ Quốc Hoàn Trần và Phó giáo sư Kohei Nakajima từ Trường Cao học Khoa học Thông tin và Công nghệ tại Đại học Tokyo đã đi tiên phong trong một công cụ như vậy, mà họ cho rằng có thể làm cho việc xác minh hành vi của các thiết bị lượng tử trở thành một công việc hiệu quả và chính xác hơn nó. là hiện tại. Đóng góp của họ là một thuật toán có thể tái tạo lại hoạt động của một thiết bị lượng tử phụ thuộc vào thời gian bằng cách đơn giản học mối quan hệ giữa đầu vào và đầu ra lượng tử. Cách tiếp cận này thực sự phổ biến khi khám phá một hệ thống vật lý cổ điển, nhưng thông tin lượng tử nói chung là khó lưu trữ, điều này thường khiến nó không thể thực hiện được.
Tran cho biết: “Kỹ thuật mô tả một hệ thống lượng tử dựa trên các đầu vào và đầu ra của nó được gọi là chụp cắt lớp quy trình lượng tử. “Tuy nhiên, nhiều nhà nghiên cứu hiện nay báo cáo rằng hệ thống lượng tử của họ thể hiện một số loại hiệu ứng bộ nhớ trong đó trạng thái hiện tại bị ảnh hưởng bởi trạng thái trước đó. Điều này có nghĩa là việc kiểm tra đơn giản các trạng thái đầu vào và đầu ra không thể mô tả bản chất phụ thuộc vào thời gian của hệ thống. Bạn có thể lập mô hình hệ thống lặp đi lặp lại sau mỗi lần thay đổi, nhưng điều này sẽ cực kỳ kém hiệu quả về mặt tính toán. Mục đích của chúng tôi là nắm lấy hiệu ứng ký ức này và sử dụng nó làm lợi thế của chúng tôi thay vì sử dụng vũ lực để vượt qua nó. “
Tran và Nakajima đã chuyển sang học máy và một kỹ thuật gọi là tính toán hồ chứa lượng tử để xây dựng thuật toán mới của họ. Điều này học các mẫu đầu vào và đầu ra thay đổi theo thời gian trong một hệ thống lượng tử và đoán hiệu quả những mẫu này sẽ thay đổi như thế nào, ngay cả trong những tình huống mà thuật toán chưa chứng kiến. Vì không cần biết hoạt động bên trong của hệ lượng tử như một phương pháp thực nghiệm hơn có thể, mà chỉ cần các đầu vào và đầu ra, thuật toán của nhóm có thể đơn giản hơn và tạo ra kết quả nhanh hơn.
“Hiện tại, thuật toán của chúng tôi có thể mô phỏng một loại hệ thống lượng tử nhất định, nhưng các thiết bị giả định có thể rất khác nhau về khả năng xử lý của chúng và có các hiệu ứng bộ nhớ khác nhau. Vì vậy, giai đoạn tiếp theo của nghiên cứu sẽ là mở rộng khả năng của các thuật toán của chúng tôi, về cơ bản là tạo ra một cái gì đó có mục đích chung hơn và do đó hữu ích hơn,” Tran nói. “Tôi rất phấn khích trước những gì mà phương pháp học máy lượng tử có thể làm, bởi các thiết bị giả định mà chúng có thể dẫn đến.”
