科大工学院发表突破性低温存内计算方案 推进人工智能与量子运算结合
香港科技大学(科大)工学院成功研发出一款能在极低温环境下运行的新型计算方案,克服了人工智能代理与量子处理器之间的延迟问题,并提升效能,推动了量子运算与人工智能的融合。是项研究由电子及计算机工程学系助理教授邵启明领导,其技术核心是由磁性拓扑绝缘体制作的霍尔器件实现。
量子电脑被视为高效丶快速运算的未来,随着人工智能技术进步一日千里,两者的结合更成为了全球科技发展的新方向。然而,量子运算在操作环境及硬件上有一定需求,一直是个重大挑战。
邵教授介绍说:「量子电脑进行的运算非常复杂,因此需要运用数千个量子比特。为了进一步发掘它的潜力,学术界近期开始藉助机器学习技术,提升量子计算能力,尤其是在纠错方面。」
量子处理器一般需要在毫开尔文(相当于约摄氏零下273度)的超低温下运行,而图形处理器则在室温下操作。因此,两者的安装通常会相隔数米,并通过线路连接,让人工智能硬件调控量子处理器。这段距离往往对指令传输造成显着延迟(见图1a)。
因此,为解决装置之间距离所带来的延迟,由邵教授带领的研究团队提出了一种崭新的低温存内计算方案,使人工智能加速器可在量子处理器的数十厘米范围内操作(见图1b)。随着两者距离缩短,运算延误大幅削减,而效能则得以提升。
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香港科技大学(科大)工学院成功研发出一款能在极低温环境下运行的新型计算方案,克服了人工智能代理与量子处理器之间的延迟问题,并提升效能,推动了量子运算与人工智能的融合。是项研究由电子及计算机工程学系助理教授邵启明领导,其技术核心是由磁性拓扑绝缘体制作的霍尔器件实现。
量子电脑被视为高效丶快速运算的未来,随着人工智能技术进步一日千里,两者的结合更成为了全球科技发展的新方向。然而,量子运算在操作环境及硬件上有一定需求,一直是个重大挑战。
邵教授介绍说:「量子电脑进行的运算非常复杂,因此需要运用数千个量子比特。为了进一步发掘它的潜力,学术界近期开始藉助机器学习技术,提升量子计算能力,尤其是在纠错方面。」
量子处理器一般需要在毫开尔文(相当于约摄氏零下273度)的超低温下运行,而图形处理器则在室温下操作。因此,两者的安装通常会相隔数米,并通过线路连接,让人工智能硬件调控量子处理器。这段距离往往对指令传输造成显着延迟(见图1a)。
因此,为解决装置之间距离所带来的延迟,由邵教授带领的研究团队提出了一种崭新的低温存内计算方案,使人工智能加速器可在量子处理器的数十厘米范围内操作(见图1b)。随着两者距离缩短,运算延误大幅削减,而效能则得以提升。
科大学者发现利用损耗实现量子控制的新方法
香港科技大学(科大)的研究人员发现一个新方法,利用粒子损耗这种在量子器材中通常需要避免的过程来控制量子态,有机会能为实现前所未有的量子态开闢新的途径。
操控量子系统需微妙地掌控量子态,不能有丝毫不完美的运作出现,否则量子态中的有用信息会被扰乱。其中,有份组成系统的粒子出现损耗,乃掌控量子领域中面对最普遍而重大的挑战。科学界一直透过孤立系统来避免这个问题。惟现在,科大的研究人员发现了一种能通过原子量子系统中的损耗来控制量子的方法。
这项发现近日於《自然物理》杂誌上发表。
负责这项研究的科大物理学Hari Harilela副教授曹圭鹏表示,研究结果显示「损耗」有潜力成为量子控制的开关。
「量子力学的教科书指出,只要把系统从环境中有效分隔开来,系统便不会受粒子损失的影响。然而,不论是传统系统抑或量子系统,开放的系统总是无处不在。而正如非厄米特物理学理论所形容,这样的开放系统呈现了很多有违直觉,以及无法在厄米系统中观察到的现象。」
科大物理学家助开创量子内存新纪录 为实现量子计算机应用推进一步
香港科技大学(科大)及华南师范大学(华师)的研究团队,创出光子量子内存新纪录,为实现量子计算机应用推进一步。
正如传统计算机中的内存,量子内存是量子计算机中不可或缺的组件。量子计算机是建基于量子力学规律的新一代数据处理器,不但能克服传统计算机的限制,其强大计算能力更有望拓阔基本科学的界限,譬如协助研发新药物、破解天文学谜思,或开发更准确的预测系统与优化计划等。有别于传统计算机的计算单位「比特」(bits),量子计算机以「量子比特」(qubits)进行计算,每个单位可同时并行处理0和1,原则上可较传统计算机更快及能处理更复杂的运算。
光子量子内存可以储存并读取飞行单光子的量子态。但要制备高效能的量子内存,至今仍旧是一个重大的挑战,因为这需要一个高效的光子-物质的量子接口。此外,由于单一光子的能量非常微弱,极容易被杂乱的背景光所盖过。因此量子内存的效能长期被局限于百分之五十以下 - 低于可让量子内存作实际应用的门坎数值。