Megvalósították Grover kereső algoritmusát egy 3 kvantumbites számítógépen

Nagy méretű rendezetlen adatbázisok átkutatása egy rendkívül időigényes feladat a klasszikus számítógépeknek, azonban a kvantum számítógépekkel ezek a keresések sokkal gyorsabbá válhatnak. Korábbi kutatások megmutatták Grover 1996-ban megalkotott kereső algoritmusa lehet az optimális kvantum algoritmus, ami bármely más kvantum algoritmusnál gyorsabban képes keresni. Azonban Grover algoritmusának a kvantum rendszerbe történő átültetése nagy kihívást jelent.

Most egy új tanulmányban a kutatóknak sikerült csapdába ejtett atomi ionok segítségével megvalósítani Grover algoritmusát. Az algoritmus három kvantum bitet használ és lényegesebb nagyobb sikertényezővel találja meg az elemeket mint a legsikeresebb klasszikus számítógép.

“Ez az első kivitelezése a 3 kvantumbites Grover kereső algoritmusnak egy bővíthető kvantum számítógép rendszernél,” mondta Caroline Figgatt, a kutatásról készült tanulmány első szerzője.

A klasszikus módszer egy adatbázis átkutatására igen egyszerű. Alapjaiban véve az algoritmus véletlenszerűen találgat az elemek között. Így például egy 8 elemet tartalmazó adatbázisban a klasszikus algoritmus véletlenszerűen kiválaszt egy elemet, ami hogyha nem felel meg a kitételeknek, akkor egy másik elemet választ találomra. Ez azt eredményezi, hogyha a 8 elem közül 2 elem megfelel a kritériumoknak az algoritmus 25%-os eséllyel választja ki az elsőre a megfelelő elemet.

Grover algoritmusa ezzel szemben, mind a nyolc állapot kvantum szuperpozíciójába hozza a rendszert és az orákulumnak nevezett kvantum funkció segítségével megjelöli a megfelelő megoldásokat. Ennek az az eredménye hogy az előző példa 8 elemes adatbázisa esetén az algoritmus elméleti esélye 78%. Ez a magasabb valószínűség azt jelenti hogy a keresés felgyorsul mivel összességében kevesebb találgatásra van szükség a megoldások megtalálására.

A kutatók által megvalósított Grover algoritmus még nem érte el ezt az elméleti szintet – nagyjából 39-44% között mozgott az eredmény -, viszont ez még így is lényegesen magasabb a klasszikus számítógépek esélyeihez képest.

Az algoritmus hatásfokát egy olyan adatbázisnál is megvizsgálták, aminél két jó megoldás is volt – ebben az esetben a hagyományos számítógépeknek 47%, a kvantum számítógépeknél 100% a siker esélye. Az eredmények alapján a kvantum algoritmusnak is kisebb a pontossága az elméleti határnál, viszont a klasszikus számítógépek értékeinél impozánsabb 68-75% sikerességet ért el.

A kutatók reményei szerint a jövőben a kvantum számítógépek fejlődésével az algoritmus nagyobb adatbázisoknál is bevethetik majd és minél nagyobb egy adatbázis, úgy nő a kvantum számítógépek előnye a tradicionálisakkal szemben.

“A terveink szerint tovább fogjuk fejleszteni a rendszert…” mondta Figgatt.

Forrás: nature.com

Szerkesztő: arsratio

Oszd meg

Hozzászólás küldése

Az email címet nem tesszük közzé. A kötelező mezőket * karakterrel jelöljük.

Ez a weboldal az Akismet szolgáltatását használja a spam kiszűrésére. Tudjunk meg többet arról, hogyan dolgozzák fel a hozzászólásunk adatait..