💫ИИ + квантовые вычисления = квантовый мемристор
Ученые Австрии и Италии создали первый прототип устройства, известного как квантовый мемристор, который может объединить методы искусственного интеллекта с квантовыми вычислениями. Мемристор, или резистор памяти, является своего рода строительным блоком для электронных схем. Первые идеи об этом устройстве прозвучали еще полвека назад, но впервые оно было создано около 10 лет назад. Оно Эти представляет собой электрический переключатель, который запоминает свое состояние (вкл или выкл) после отключения питания, аналогично синапсам — связям между нейронами в человеческом мозге, электрическая проводимость которых усиливается или ослабевает в зависимости от того, сколько электрического заряда прошло через них в прошлом.
Теоретически мемристоры могут действовать как искусственные нейроны, способные как вычислять, так и хранить данные. Поэтому нейроморфные (мозгоподобные) компьютеры на мемристорах будут хорошо работать с искусственными нейросетями, т.е. системами ML.
В отличие от классических компьютеров, которые включают или выключают транзисторы, чтобы символизировать данные как 1 или 0, квантовые используют кубиты. Кубиты могут находиться в состоянии суперпозиции, когда они одновременно равны 1 и 0. Чем больше кубитов связано вместе в квантовом компьютере, тем больше его вычислительная мощность может расти в геометрической прогрессии.
Квантовый мемристор опирается на поток фотонов, существующих в суперпозициях, где каждый отдельный фотон может путешествовать по двум отдельным путям, нанесенным лазером на стекло. Один из каналов в этой интегрированной фотонной схеме с одним кубитом используется для измерения потока этих фотонов, и эти данные через сложную электронную схему обратной связи контролируют передачи по другому пути. В итоге устройство ведет себя как мемристор.
Обычно мемристивное поведение и квантовые эффекты не существуют вместе. Мемристоры работают путем измерения своих внутренних данных, а квантовые эффекты отличаются хрупкостью, когда речь идет о любом внешнем вмешательстве, таком как измерения. Исследователи преодолели это противоречие, разработав взаимодействия внутри своего устройства, чтобы они были достаточно сильными, чтобы обеспечить мемристивность, но достаточно слабыми, чтобы сохранить квантовое поведение.
Преимущество использования квантового мемристора в квантовом ML по сравнению с обычными квантовыми схемами заключается в том, что мемристор, в отличие от любого другого квантового компонента, имеет память. Следующим шагом является соединение нескольких мемристоров вместе, увеличение количества фотонов в каждом мемристоре и количества состояний, в которых они могут существовать в каждом устройстве.
https://spectrum.ieee.org/quantum-memristor