März 29, 2024

askAHYO.com

Nachrichten, ausgefallene Geschichten und Analysen zum deutschen und internationalen Geschehen. Tauchen Sie tiefer ein mit unseren Features aus Europa und darüber hinaus. Sehen Sie sich unseren 24/7-TV-Stream an.

Quanten-Memristor: eine arithmetische Einheit, die auf dem Gedächtnis basiert

Quanten-Memristor: eine arithmetische Einheit, die auf dem Gedächtnis basiert

Quantencomputing hat sich in den letzten Jahren sprunghaft entwickelt. Als die großen Technologieunternehmen wie IBM, Microsoft und Google anfingen, Interesse zu zeigen, wurden sie praktisch nicht mehr verfolgt. Die Forschung an den Grundelementen des Quantencomputings geht jedoch weiter und ist für mich interessanter als die Ingenieurleistungen kommerzieller Labore (die immer noch unbedingt notwendig sind).

Im Einklang mit meinen Interessen hat eine Gruppe von Forschern kürzlich den ersten Quanten-Memristor demonstriert. Dies könnte ein entscheidender Schritt sein, um eine Art hocheffizientes neuronales Netzwerk ohne eine große Anzahl von Quantenverbindungen in den Bereich des Quantencomputings zu bringen.

Memristoren und Quantenaddition

Das Konzept des Memristors stammt aus den 1970er Jahren, blieb aber lange wie eine Socke unter der Waschmaschine: vergessen und nicht vermisst. Die Grundidee besteht darin, dass der durch den Memristor fließende Strom nicht nur von der an den Anschlüssen anliegenden Spannung abhängt, sondern auch von der Datum der angelegten Spannung. Physikalische Anwendungen von Memristoren sind vielversprechend für Low-Power-Computing, da sie zur Herstellung energieeffizienter Speicher verwendet werden können.

Ein Quanten-Memristor ist im Lichte der Quanteninformation etwas komplexer. Ein Qubit, das ein einzelnes Bit Quanteninformation in seinem Quantenzustand speichert, hat nicht unbedingt einen wohldefinierten Bitwert. Anstatt dass eine rationale Zahl eins oder eine rationale Null ist, kann sie sich in einem Zustand der Quantenüberlagerung befinden. Der Wert eines Qubits ist nur bekannt, wenn wir es messen – die Messung ergibt immer entweder eine Eins oder eine Null. Das Wahrscheinlich Das Erhalten einer logischen Eins (oder Null) wird durch die Eigenschaften der Quantenüberlagerung bestimmt.

Siehe auch  Firefly Edition von The Last of Us PS5 in schrecklichem Zustand geliefert

Aufgabe eines Quantencomputers ist es, diese Möglichkeiten durch Wechselwirkungen mit anderen Quantenüberlagerungszuständen sanft so zu modifizieren, dass die Ergebnisse ablesbar sind.

Denken Sie nun an einen Memristor in diesem Schema. Der Memristor muss den Quantenzustand des Qubits basierend darauf modifizieren der Wert der vorherigen Qubits. Das bedeutet zweierlei. Erstens muss der Memristor die Quanteneigenschaften des Qubits bewahren (andernfalls können keine weiteren Operationen durchgeführt werden). Zweitens muss der Memristor zur Bestimmung seines internen Zustands Qubits messen, wodurch seine Eigenschaften gelöscht werden. In gewisser Weise bedeutet dies, dass es keinen perfekten Quanten-Memristor geben kann (als Referenz gibt es zwei Theoretiker, die die Idee eines klassischen Memristors ablehnen, also ist dies kein neues Gebiet).

den Unterschied aufteilen

Diese Diskrepanz schreckte die Forscher nicht ab, einen Quanten-Memristor konnten sie trotzdem herstellen. Beginnen wir mit der Essenz der Idee. Stellen Sie sich vor, Sie haben einen unvollkommenen Spiegel. Wenn Sie den Spiegel mit einem einzelnen Lichtphoton anvisieren, wird das Photon entweder vom Spiegel reflektiert oder durchgelassen, mit einer Wahrscheinlichkeit, die davon abhängt, wie gut der Spiegel reflektiert. Angenommen, Sie zählen die gesendeten Photonen und verwenden diese Zahl, um die Reflexion des Spiegels zu ändern. Dadurch entsteht effektiv ein Memristor – aber kein Quanten-Memristor.

Um quantitatives Glück hinzuzufügen, müssen wir die Erfahrung ein wenig modifizieren. Wir ersetzen die Lichtquelle durch eine, die Strahlen sendet, die entweder ein einzelnes Photon oder kein Photon enthalten (ein Überlagerungszustand eines einzelnen Photons oder Null). Vom Spiegel reflektierte Strahlen behalten ihren Überlagerungszustand und können für zukünftige Berechnungen verwendet werden, während gesendete Strahlen gemessen werden, um die Reflexion des Spiegels zu modulieren. Jetzt haben wir ein vollständiges Quantengedächtnis: Die Wahrscheinlichkeit einer zukünftigen Qubit-Reflexion durch den Spiegel wird durch moduliert Strom Qubit-Land.

Siehe auch  Die französische Regierung verbietet die Verwendung englischer Gaming-Wörter wie „esports“

Die Umsetzung in die Praxis ist etwas komplexer, und die Forscher verwendeten andere Photoneneigenschaften als nur die Anzahl der Photonen. Das Verhalten (und das mathematische Modell) sind jedoch gleich, und der Quanten-Memristor funktionierte wie erwartet.