குவாண்டம் கேட் மூலம் தேர்வுமுறை சிக்கல்களை விசாரித்தல்

குவாண்டம் கணினிகள் உலகளவில் உருவாக்கப்பட்டு வருகின்றன, மேலும் அவை எவ்வாறு செயல்படுத்தப்படலாம் என்பது குறித்து பல்வேறு கருத்துக்கள் உள்ளன. இவற்றில் பல, கிளாசிக்கல் இயந்திரங்களில் பின்பற்ற முடியாத பகுதிகளில் சோதனை முறையில் சோதிக்கப்பட்டன. இருப்பினும், இந்த தொழில்நுட்பங்கள் இன்னும் பெரிய கணக்கீட்டு சிக்கல்களைத் தீர்ப்பதற்குப் பயன்படுத்தக்கூடிய ஒரு புள்ளியை எட்டவில்லை. எனவே, தற்போதுள்ள தளங்களில் செயல்படுத்தக்கூடிய பயன்பாடுகளை ஆராய்ச்சியாளர்கள் தற்போது தேடுகின்றனர். இன்ஸ்ப்ரூக்கில் உள்ள ஆஸ்திரிய அகாடமி ஆஃப் சயின்ஸில் உள்ள குவாண்டம் ஒளியியல் மற்றும் குவாண்டம் தகவல் நிறுவனத்தின் ரிக் வான் பிஜ்னென் கூறுகையில், “தற்போதுள்ள வன்பொருளில் நாம் கணக்கிடக்கூடிய பணிகளை நாங்கள் தேடுகிறோம்.” என்று VanBijnen மற்றும் LeChner ஆராய்ச்சி குழுவைச் சுற்றியுள்ள குழு, நியூட்ரான்களைப் பயன்படுத்தி தேர்வுமுறை சிக்கல்களைத் தீர்க்க ஒரு புதிய வழியை முன்மொழிந்துள்ளது.

எதிர்காலத்தில் இருக்கும் குவாண்டம் கணினிகளுக்கு அறிவியல் மற்றும் தொழில்நுட்ப ரீதியாக பொருத்தமான பயன்பாடுகளை உருவாக்க, விஞ்ஞானிகள் குவாண்டம் கணினிகளின் பலம் மற்றும் பலவீனங்களை கட்டமைப்பு ரீதியாக பொருத்தும் சிறப்பு வழிமுறைகள் தேடப்படுகின்றது. இன்னர்ஸ்ப்ரூக் பல்கலைக்கழகத்தின் கோட்பாட்டு இயற்பியல் துறையைச் சேர்ந்த வொல்ப்காங் லெச்னர் கூறுகையில், “அல்காரிதம்கள் மற்றும் சோதனைத் தளங்களின் இந்த இணை வளர்ச்சியானது பிழை திருத்தம் இல்லாமல் இந்த அமைப்புகளை இயக்க உதவுகிறது. இது இன்றும் சவாலாக உள்ளது. இயற்பியலாளர்கள் தங்களின் வழிமுறைகளை ஒளியியல் சாமணத்தில் சிக்கியிருக்கும் அணுக்களில் செயல்படுத்த வேண்டும் என்று கற்பனை செய்கிறார்கள். மிகவும் உற்சாகமான ரிட்பெர்க் நிலைகளின் தொடர்பு மூலம் அவை திட்டமிடப்படலாம். முந்தைய அணுகுமுறைகளுடன் தொடர்புடைய வரம்புகளைத் தவிர்க்க, இயற்பியலாளர்கள் வழிமுறையை நேரடியாகச் செயல்படுத்தவில்லை. அதற்குப் பதிலாக “இணை கட்டுமானம்(parity architecture)” என்று அழைக்கப்படுவதைப் பயன்படுத்துகின்றனர். இது ஒருங்கிணைக்கப்பட்ட உகந்த சிக்கல்களுக்கான அளவிடக்கூடிய மற்றும் சிக்கல் இல்லாத வன்பொருள் வடிவமைப்பை வொல்ப்காங் லெஹ்னர் இணைந்து உருவாக்கினார்.

தேர்வுமுறை அல்காரிதத்திற்கு சிக்கல் சார்ந்த ஒற்றை குவிட் செயல்பாடுகள் மற்றும் சிக்கலற்ற நான்கு குயூபிட் செயல்பாடுகள் மட்டுமே தேவை. இந்த நான்கு-குயூபிட் செயல்பாடுகளுக்கான நேரடி மற்றும் எளிமைப்படுத்தப்பட்ட செயலாக்கத்தைக் கண்டறிவது இன்ஸ்ப்ரூக் குழு எதிர்கொண்ட மிகப்பெரிய சவாலாக இருந்தது. இந்த நோக்கத்திற்காக, ஒரு சிறப்பு குவாண்டம் சுற்று வடிவமைக்கப்பட்டது. சோதனை மொழியில் நேரடியாக அல்காரிதம் செயல்படுத்தப்பட்டது. எனவே, பின்னூட்ட சுழற்சியில் லேசர் துடிப்பின் கால அளவை மேம்படுத்துவதன் மூலம் தற்போதைய குவாண்டம் வன்பொருளில் அல்காரிதம் செயல்படுத்தப்படலாம்.

முன்மொழியப்பட்ட கருத்துடன், வழக்கமான மீக்கணினிகளில் உருவகப்படுத்த முடியாத சிக்கல் அளவுகளுக்கான பொருத்தமான தேர்வுமுறை சிக்கல்களைத் தீர்ப்பதில் இருக்கும் குவாண்டம் கணினிகளின் செயல்திறன் ஆராயப்பட்டது. புதிய முறைக்கான வன்பொருள் மற்றும் மென்பொருள் தீர்வுகள் இரண்டுமே மாற்றமின்றி பெரிய அளவில் நீட்டிக்கப்படலாம் என்பது புதிய முறையின் இன்றியமையாத நன்மையாகும்.

இன்ஸ்ப்ரூக் குழு அதன் புதிய கருத்தை இயற்பியல் மறுஆய்வு கடிதங்களில் வழங்கியுள்ளது.

References:

• Ajagekar, A., & You, F. (2022). New frontiers of quantum computing in chemical engineering. Korean Journal of Chemical Engineering, 1-10.
• Nourbakhsh, A., Jones, M. N., Kristjuhan, K., Carberry, D., Karon, J., Beenfeldt, C., & Mansouri, S. S. (2022). Quantum Computing: Fundamentals, Trends and Perspectives for Chemical and Biochemical Engineers. arXiv preprint arXiv:2201.02823.
• Alexeev, Y., Bacon, D., Brown, K. R., Calderbank, R., Carr, L. D., Chong, F. T., & Thompson, J. (2021). Quantum computer systems for scientific discovery. PRX Quantum, 2(1), 017001.
• Córcoles, A. D., Kandala, A., Javadi-Abhari, A., McClure, D. T., Cross, A. W., Temme, K., & Gambetta, J. M. (2019). Challenges and opportunities of near-term quantum computing systems. arXiv preprint arXiv:1910.02894.