Ученые из Нижнего Новгорода и Москвы предложили сверхпроводящую логическую ячейку, которая может быть как составной частью квантового компьютера, так и компонентом нейросети — искусственным нейроном.
Исследователи уверены, что в перспективе на ее основе будут проектироваться элементы для нейроморфной обработки информации в квантовых процессорах — по сути, «квантовые» нейросети.
Сотрудники Национального исследовательского Нижегородского государственного Университета имени Н. И. Лобачевского и Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова предложили модель сверхпроводящей логической ячейки, которая может быть как единицей информации в квантовом компьютере — кубитом, — так и базовым элементом нейросети — нейроном. Такой ячейкой стал интерферометр — прибор, изменяющий магнитное поле по заданному учеными закону.
«Мы настроили ячейку так, что она перестала реагировать на незначительные изменения магнитного поля, поступающего на нее. Однако, если магнитный поток на входе оказывался достаточно сильным, на выходе формировался фиксированный магнитный поток. Фактически таким образом мы продемонстрировали режим работы квантовой ячейки (квантового нейрона), полностью аналогичной известным для классических нейронных сетей. С другой стороны, меняя параметры индуктивностей ячейки и внешнего потока, мы смогли использовать ее в качестве вспомогательного кубита, отказавшись при управлении ею от высокостабильного опорного генератора и сложных смесителей сверхвысокочастотных сигналов, которые необходимы в традиционной технике», — объяснил участник проекта Николай Кленов, профессор кафедры атомной физики, физики плазмы и микроэлектроники МГУ имени М. В. Ломоносова.
Ученые выяснили, что предлагаемая ячейка будет работать при температурах от 0,03 Кельвинов до 1 Кельвина, что подтверждает возможность использовать ее на практике для создания нейросетей, работающих с квантовой информацией. Поддержание таких условий у исследователей трудностей не вызывает.
«В настоящее время системы, объединяющие квантовые вычисления и искусственный интеллект, особенно актуальны. Наша работа — это маленький шаг в сторону развития нейросопроцессоров (базовых ячеек — нейронов), работающих с квантовой информацией. В дальнейшем мы планируем изучить передачу и обработку квантовой информации в простейшей квантовой сверхпроводниковой сети», — рассказала Марина Бастракова, руководитель проекта, заведующая лабораторией теории наноструктур Нижегородского государственного университета имени Н. И. Лобачевского.
Результаты исследования, поддержанного грантом Президентской программы Российского научного фонда,
опубликованы в журнале Beilstein Journal of Nanotechnology.
