Resumen:
El periodista se enteró por el Laboratorio Provincial Clave de Chips de Computación Cuántica de Anhui el día 2 de que Origin Quantum, junto con la Universidad de Ciencia y Tecnología de China, el Instituto de Investigación de Inteligencia Artificial del Centro Nacional Integral de Ciencias de Hefei y otros equipos de investigación científica, desarrollaron con éxito un "sistema de enrutamiento cuántico coherente" para la memoria de acceso aleatorio cuántica de barril (QRAM) en la computadora cuántica superconductora independiente "Original Wukong". Esto equivale a establecer una "vía rápida" para los centros de datos y resuelve eficazmente el problema industrial de la expansión QRAM. El artículo correspondiente se publicó recientemente en la revista internacional de física "Physical Reviews X".
Si se compara una computadora cuántica con una "ciudad inteligente", entonces la memoria cuántica de acceso aleatorio (QRAM) es el "centro de datos" donde se almacenan y programan los datos. QRAM es un módulo funcional importante para implementar algoritmos como la búsqueda cuántica y el aprendizaje automático cuántico. Su núcleo es el "enrutador cuántico": es responsable de entregar datos con precisión a la ubicación de destino de acuerdo con las instrucciones de la dirección. Sin embargo, a medida que aumenta la escala de la red de enrutamiento, la solución tradicional requiere una gran cantidad de puertas cuánticas estándar para descomponer las instrucciones capa por capa para cada nodo adicional, lo que resulta en un fuerte aumento en la profundidad de la línea y la acumulación de errores, lo que limita la expansión de QRAM.
Para abordar esta dificultad, el equipo de investigación propuso un esquema de construcción de enrutador cuántico basado en niveles de energía auxiliar. El "sistema de enrutamiento cuántico coherente" utiliza el nivel de energía auxiliar de qubits superconductores para transformar complejas operaciones de conmutación controlada en la implementación equivalente de una línea poco profunda compuesta por una pequeña cantidad de puertas de transición de dos bits. Equivale a construir una "carretera rápida" sobre un canal de datos congestionado, permitiendo que los datos eviten los nodos redundantes y lleguen directamente a su destino, lo que reduce significativamente la profundidad de la línea y los errores. De hecho, los investigadores construyeron tres enrutadores cuánticos independientes y una red de enrutamiento cuántico de dos capas en la computadora cuántica superconductora autónoma "Original Wukong" para realizar pruebas. Los resultados muestran que la eficiencia de transmisión de información de un solo enrutador cuántico llega al 98%, y la eficiencia de transmisión general de la red de enrutamiento de dos capas también puede alcanzar el 93%. En la prueba de acceso aleatorio, la fidelidad promedio de un solo enrutador cuántico alcanzó el 94,8% y la fidelidad promedio de la red de enrutamiento de dos capas alcanzó el 82,4%. Los datos muestran que esta solución puede lograr un enrutamiento coherente y reversible controlado por direcciones cuánticas y tiene el potencial de expandirse a redes de mayor escala.
Los investigadores dijeron que este avance no solo proporciona un nuevo camino para construir QRAM escalable en hardware superconductor existente, sino que también marca que la investigación y el desarrollo de la computación cuántica de mi país han pasado de la optimización del rendimiento único a la etapa de verificación de funciones cuánticas complejas en hardware real. Confiar en las características del propio dispositivo cuántico puede lograr operaciones de menor costo y mayor eficiencia, abriendo nuevas ideas para la optimización colaborativa de chips y circuitos cuánticos.
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