Recherche grand, les bases de données non ordonnées pour un article souhaité sont une tâche fastidieuse pour les ordinateurs classiques, mais les ordinateurs quantiques devraient effectuer ces recherches beaucoup plus rapidement. Des recherches antérieures ont montré que l'algorithme de recherche de Grover, proposé en 1996, est un algorithme de recherche quantique optimal, ce qui signifie qu'aucun autre algorithme quantique ne peut rechercher plus rapidement. Cependant, la mise en œuvre de l'algorithme de Grover sur un système quantique a été un défi.

Maintenant dans une nouvelle étude, les chercheurs ont mis en œuvre l'algorithme de Grover avec des ions atomiques piégés. L'algorithme utilise trois qubits, ce qui correspond à une base de données de 8 (2 ³ ) éléments. Lorsqu'il est utilisé pour rechercher dans la base de données un ou deux éléments, les probabilités de réussite de l'algorithme de Grover étaient, comme prévu, nettement plus élevées que les meilleures probabilités de réussite théoriques pour les ordinateurs classiques.

Les chercheurs, Caroline Figgatt et al., à l'Université du Maryland et à la National Science Foundation, ont publié un article sur leurs résultats dans un récent numéro de Communication Nature .

"Ce travail est la première implémentation d'un algorithme de recherche Grover à 3 qubits dans un système informatique quantique évolutif, " Figgatt a dit Phys.org . "En outre, c'est la première implémentation de l'algorithme utilisant des oracles booléens, qui peut être directement comparée à une recherche classique."

L'approche classique de la recherche dans une base de données est simple. Essentiellement, l'algorithme devine aléatoirement un élément, ou "solution". Donc, par exemple, pour une seule itération de recherche sur une base de 8 éléments, un algorithme classique fait une requête aléatoire et, si cela échoue, il fait une deuxième supposition aléatoire - au total, deviner 2 éléments sur 8, résultant en un taux de réussite de 25 %.

l'algorithme de Grover, d'autre part, initialise d'abord le système dans une superposition quantique des 8 états, puis utilise une fonction quantique appelée oracle pour marquer la bonne solution. À la suite de ces stratégies quantiques, pour une seule itération de recherche sur une base de données de 8 éléments, le taux de réussite théorique passe à 78 %. Avec un taux de réussite plus élevé, des temps de recherche plus rapides, car moins de requêtes sont nécessaires en moyenne pour arriver à la bonne réponse.

Dans l'implémentation de l'algorithme de Grover rapporté ici, le taux de réussite était inférieur à la valeur théorique, soit environ 39 % ou 44 %, selon l'oracle utilisé, mais toujours nettement supérieur au taux de réussite classique.

Les chercheurs ont également testé l'algorithme de Grover sur des bases de données qui ont deux solutions correctes, auquel cas les taux de réussite théoriques sont de 47 % et 100 % pour les ordinateurs classiques et quantiques, respectivement. La mise en œuvre démontrée ici a atteint des taux de réussite de 68 % et 75 % pour les deux types d'oracle. meilleure que la valeur théorique la plus élevée pour les ordinateurs classiques.

Les chercheurs s'attendent à ce que, à l'avenir, cette implémentation de l'algorithme de Grover peut être étendue à de plus grandes bases de données. Au fur et à mesure que la taille de la base de données augmente, l'avantage quantique sur les ordinateurs classiques devient encore plus grand, c'est là que les applications futures bénéficieront.

"Avancer, nous prévoyons de continuer à développer des systèmes avec un meilleur contrôle sur plus de qubits, " a déclaré Figgatt.

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