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利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來查明量子計(jì)算機(jī)中的量子點(diǎn)位

獨(dú)愛72H ? 來源:cnBeta ? 作者:cnBeta ? 2020-03-20 15:27 ? 次閱讀

(文章來源:cnBeta)

迄今為止,量子計(jì)算機(jī)的應(yīng)用仍相對(duì)有限,但研究人員正在努力嘗試擴(kuò)大其規(guī)模。基于硅量子位的可容錯(cuò)量子計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的一種構(gòu)建方法,是將單個(gè)磷原子放置在 2D 網(wǎng)格上。接著通過納米電子線,控制一兩個(gè)量子比特的邏輯門來執(zhí)行計(jì)算。然而這種方法在很大程度上取決于磷原子晶格點(diǎn)位的數(shù)量級(jí),原子量子點(diǎn)位的不確定性,對(duì)其相互作用的破壞性達(dá)到了好幾個(gè)數(shù)量級(jí)。

如此一來,將導(dǎo)致兩個(gè)量子位門的運(yùn)算錯(cuò)誤,對(duì)給定計(jì)算產(chǎn)生了不準(zhǔn)確的結(jié)果。在大規(guī)模的量子計(jì)算體系結(jié)構(gòu)中,這種影響將呈指數(shù)級(jí)放大。

為幫助解決這一問題,2016 年的時(shí)候,墨爾本大學(xué)的研究人員使用了磷原子波函數(shù)的計(jì)算機(jī)掃描隧道顯微鏡(STM)圖像,來確定其在硅上的空間位置。這允許以單個(gè)晶格來高度精確地找到原子的量子點(diǎn)位,不過下一個(gè)挑戰(zhàn),就是如何將這種精確的空間定位方法,擴(kuò)大到大規(guī)模、可容錯(cuò)的量子計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)中。

為開發(fā)此框架,研究人員現(xiàn)借助深度學(xué)習(xí)工具,在 10 萬張數(shù)量級(jí)的 STM 圖像集上開展卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(CNN)的計(jì)算訓(xùn)練,然后嘗試對(duì) 1.76 萬張測(cè)試圖像進(jìn)行識(shí)別。結(jié)果發(fā)現(xiàn),盡管這些圖像帶有真實(shí)環(huán)境中常見的模糊和不對(duì)稱造型,卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)測(cè)試圖像的分類精度仍超過了 98% 。實(shí)驗(yàn)證明了這種基于機(jī)器學(xué)習(xí)的技術(shù)能夠以高通量、高精度和最少的人機(jī)交互,來處理量子比特的測(cè)量數(shù)據(jù)。

此外,研究表明該技術(shù)具有擴(kuò)大由多個(gè)磷原子組成的量子比特的潛力。在這樣的設(shè)置下,潛在的圖像配置數(shù)量可成倍增加。研究團(tuán)隊(duì)表示,這種基于機(jī)器學(xué)習(xí)的技術(shù),能夠在可容錯(cuò)的通用型量子計(jì)算機(jī)的開發(fā)商發(fā)揮關(guān)鍵作用,這也是全世界研究人員的終極目標(biāo)。
(責(zé)任編輯:fqj)

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