Máy tính lượng tử có tiềm năng giải quyết các vấn đề quan trọng nằm ngoài tầm với ngay cả đối với những siêu máy tính mạnh nhất, nhưng chúng đòi hỏi một cách lập trình và tạo thuật toán hoàn toàn mới.
Các trường đại học và các công ty công nghệ lớn đang tập trung nghiên cứu về cách phát triển các thuật toán mới này. Trong sự hợp tác gần đây giữa Đại học Helsinki, Đại học Aalto, Đại học Turku và IBM Research Europe-Zurich, một nhóm các nhà nghiên cứu đã phát triển một phương pháp mới để tăng tốc độ tính toán trên máy tính lượng tử. Kết quả được công bố trên tạp chí PRX Quantum của Hiệp hội Vật lý Hoa Kỳ.
“Không giống như các máy tính cổ điển, sử dụng bit để những cửa hàng và số không, thông tin được lưu trữ trong các qubit của một bộ xử lý lượng tử dưới hình thức của một trạng thái lượng tử , hay một hàm sóng,” nhà nghiên cứu sau tiến sĩ Guillermo García-Pérez từ Khoa Vật lý tại nói Đại học Helsinki, tác giả đầu tiên của bài báo.
Do đó, các thủ tục đặc biệt được yêu cầu để đọc dữ liệu từ máy tính lượng tử. Các thuật toán lượng tử cũng yêu cầu một tập hợp các đầu vào, được cung cấp ví dụ như số thực và danh sách các hoạt động được thực hiện trên một số trạng thái ban đầu tham chiếu .
García-Pérez nói: “Thực tế, trạng thái lượng tử được sử dụng là không thể tái tạo lại trên máy tính thông thường, vì vậy những hiểu biết hữu ích phải được trích xuất bằng cách thực hiện các quan sát cụ thể (mà các nhà vật lý lượng tử gọi là phép đo).”
Vấn đề với điều này là số lượng lớn các phép đo cần thiết cho nhiều ứng dụng phổ biến của máy tính lượng tử (như cái gọi là Variational Quantum Eigensolver, có thể được sử dụng để khắc phục những hạn chế quan trọng trong nghiên cứu hóa học, chẳng hạn như trong khám phá thuốc). Số lượng phép tính cần thiết được biết là tăng rất nhanh với kích thước của hệ thống mà người ta muốn mô phỏng, ngay cả khi chỉ cần một phần thông tin. Điều này làm cho quá trình khó mở rộng quy mô, làm chậm quá trình tính toán và tiêu tốn nhiều tài nguyên tính toán.
Phương pháp do García-Pérez và các đồng tác giả đề xuất sử dụng một loại phép đo lượng tử tổng quát được điều chỉnh trong suốt quá trình tính toán để trích xuất thông tin được lưu trữ ở trạng thái lượng tử một cách hiệu quả. Điều này làm giảm đáng kể số lần lặp, do đó cần thời gian và chi phí tính toán để có được các mô phỏng có độ chính xác cao.
Phương pháp có thể sử dụng lại các kết quả đo lường trước đó và điều chỉnh cài đặt của riêng nó. Các lần chạy sau ngày càng chính xác, và dữ liệu thu thập được có thể được sử dụng lại nhiều lần để tính toán các thuộc tính khác của hệ thống mà không phải trả thêm chi phí.
“Chúng tôi tận dụng tối đa mọi mẫu bằng cách kết hợp tất cả dữ liệu được tạo ra. Đồng thời, chúng tôi tinh chỉnh phép đo để đưa ra các ước tính chính xác cao về số lượng đang nghiên cứu, chẳng hạn như năng lượng của một phân tử được quan tâm. García-Pérez cho biết cùng nhau, chúng ta có thể giảm thời gian chạy dự kiến xuống một vài bậc.”
Theo: Phys.
