A kvantumteleportálással egyszerűsítené le a kvantumszámításokat az AMD új szabadalma

2021. szeptember 03. – 17:53

frissítve

Másolás

Vágólapra másolva

A több évtizedes multi-SIMD módszerrel tenné hatékonyabbá és megbízhatóbbá a kvantumszámítógépes műveleteket az AMD – írja a Tom's Hardware a cég nemrég publikált szabadalma alapján. A SIMD (Single Instruction Multiple Data – Egy Utasítás Több Adat) egy olyan informatikai utasítás, amivel egy adott műveletet több adaton lehet elvégezni. Az 1966-ban épített ILLIAC IV hajtott először végre ilyen utasítást.

A benyújtott szabadalmi kérvény szerint az AMD egy olyan rendszeren dolgozik, ami kvantumteleportálást használna ahhoz, hogy megbízhatóbbá tegyék a kvantumrendszereket, miközben a használt kubitek (a kvantuminformatika bitjei) számát is lecsökkentik.

A kvantumteleportálás nagyon nagy vonalakban nem egy kényelmes utazóeszköz, hanem egy kommunikációs protokoll. A kvantumrendszerek közötti kommunikáció sokkal érzékenyebb, mint mondjuk a morzézás vagy a digitális jelek továbbítása, mert a rendszert erősen befolyásolja a továbbító csatornában található zaj, így az információ könnyen instabillá válik, és akár el is veszhet.

Az instabilitást tovább fokozza a kvantumrendszer mérete is: minél több kubitot használnak, annál könnyebb kibillenteni az egészet.

Az AMD az új, egyelőre elméleti kvantumprocesszorával a kvantumrendszerek teljesítményét, stabilitását és méretezését is javítaná. Ehhez egy olyan architektúrát vázoltak fel, ami különböző kvantumfeldolgozási területekből áll. Ezeken a területeken helyezhetnek el kubitokat, amik szépen várják a sorukat, hogy amikor a kvantumszámítási futószalagon elér hozzájuk az adott probléma, elvégezzék a rájuk bízott műveletet.

A kvantumművelet folyamatábrája – Ábra: AMD szabadalom / FPO
A kvantumművelet folyamatábrája – Ábra: AMD szabadalom / FPO

Az képen láthatjuk egy elméleti kvantumfeladat folyamatábráját. Ha minden lineárisan halad, akkor a SIMD Region nevű dobozokat mind meg kell pakolni kubitekkel, hogy azok elvégezzék a dolgukat, ha rájuk kerül a sor. Ez azt is jelenti, hogy több olyan feladatrész is van, aminek az az előfeltétele, hogy egy másik adag kubit megfelelően végezzen el egy adott korábbi feladatrészt.

A szabadalom szerint azonban a folyamat nem lineáris lenne. A rendszer felméri, melyik lépéseket kell sorban elvégezni, és melyiknek nincs előfeltétele, és az egymást követő feladatokkal egyszerre végzi el a bármilyen sorrendben lefuttatható számításokat, így elméletben növeli a hatékonyságot.

Ezt segíti a Lookahead (Előrelátó) processzor, ami felméri a teljes feladat mértékét, megjósolja, hogy melyik lépéseket lehet soron kívül elvégezni, és ezek után kvantumteleportálás segítségével megfelelő arányban osztja szét a kubitokat a feladatvégző SIMD-területek között.

A szabadalomból persze nem derül ki, hogy egész pontosan hogy is zajlana ez a teleportálás, ami egyrészt azért lehet, hogy a konkurens cégek ne tudják lenyúlni, másrészt pedig azért, mert egyáltalán nem biztos, hogy ez a processzor valaha megépülne. A kvantumfizika és a kvantuminformatika elképesztően izgalmas és tág kutatási területek, tele sci-fibe illő elméleti lehetőséggel és hangzatos nevekkel (ilyen például az időkristály). Ennek ellenére az átlagember valószínűleg még évekig nem kvantumnetezhet az otthoni kvantumszámítógépén, de az mindenképp biztató, hogy több techóriás és kutatócsoport is vizsgálja a területet.