Pendekatan kuantum baru untuk data besa

A new quantum approach to big data

Dari gen pemetaan ruang eksplorasi, kemanusiaan terus menghasilkan semakin besar set data — informasi jauh lebih banyak daripada orang-orang benar-benar dapat memproses, mengelola, atau mengerti.


Sistem pembelajaran mesin dapat membantu para peneliti yang berurusandengan banjir ini pernah berkembang informasi. Beberapa yang paling kuat inialat-alat analisis didasarkan pada cabang aneh geometri yang disebut topologi,yang berkaitan dengan sifat-sifat yang tetap sama bahkan ketika sesuatu yangmembungkuk dan membentang di segala arah.

Sistem seperti topologi ini terutama berguna untuk menganalisis hubungandalam jaringan yang kompleks, seperti kabel internal otak, jaringan listrik USatau interkoneksi global Internet. Tetapi bahkan dengan modern superkomputerpaling kuat, masalah tersebut tetap menakutkan dan praktis untukmemecahkan. Sekarang, pendekatan baru yang akan menggunakan komputerkuantum untuk merampingkan masalah ini telah dikembangkan oleh para peneliti di MIT, University of Waterloo dan University of Southern California.

Tim menggambarkan proposal teoritis minggu ini dalam jurnal Naturekomunikasi. Seth Lloyd, penulis utama kertas dan Nam P. Suh Profesor teknikmesin, menjelaskan bahwa topologi aljabar adalah kunci untuk metode baru.Pendekatan ini, katanya, membantu untuk mengurangi dampak dari distorsi tak terelakkan yang muncul setiap kali seseorang mengumpulkan data tentangdunia nyata.

Dalam deskripsi topologi, fitur dasar data (lubang berapa banyak Apakah ada?Bagaimana berbagai terhubung?) dianggap sama tidak peduli berapa banyakmereka berbaring, dikompresi, atau terdistorsi. Lloyd menjelaskan bahwa hal inisering ini mendasar topologi atribut "yang sangat penting dalam berusahauntuk merekonstruksi pola yang mendasari di dunia nyata yang data seharusnyamewakili."

Tidak peduli apa jenis dataset yang dianalisis, katanya. Pendekatan topologiuntuk mencari koneksi dan lubang "bekerja apakah itu adalah lubang fisik yangsebenarnya, atau data mewakili sebuah argumen yang logis dan ada lubangdalam argumen. Ini akan menemukan kedua jenis lubang."

Menggunakan komputer konvensional, pendekatan ini terlalu menuntut untuksemua tapi situasi yang paling sederhana. Analisis topologi "merupakan carayang penting untuk mendapatkan fitur-fitur penting dari data, tapi itu mesinsangat mahal," kata Lloyd. "Ini adalah mana mekanika kuantum tendangan."Pendekatan berbasis kuantum baru, katanya, bisa secara eksponensialmempercepat perhitungan tersebut.


Lloyd menawarkan sebuah contoh untuk menggambarkan bahwa potensispeedup: jika Anda memiliki dataset dengan 300 poin, pendekatan konvensionaluntuk menganalisis semua fitur topologi dalam bahwa sistem akan memerlukan"komputer ukuran alam semesta," katanya. Maksudnya, itu akan mengambil unitpengolahan 2300 (dua kekuasaan 300th) — sekitar jumlah partikel-partikel dialam semesta. Dengan kata lain, masalahnya tidak hanya dipecahkan dengancara itu.

"Itu adalah dimana algoritma kami tendangan," katanya. Pemecahan masalahyang sama dengan sistem baru, menggunakan komputer kuantum, akanmemerlukan hanya 300 kuantum bit — dan perangkat ukuran ini dapat dicapaidalam beberapa tahun ke depan, menurut Lloyd.

"Algoritma kami menunjukkan bahwa Anda tidak perlu Komputer kuantumbesar untuk menendang pantat topologi beberapa serius," katanya.

Ada berbagai jenis dataset besar yang penting dimana pendekatan kuantum-topologi bisa berguna, Lloyd mengatakan, misalnya pemahaman interkoneksi diotak. "Dengan menerapkan analisis topologi dataset yang dikumpulkan olehelectroencephalography atau MRI fungsional, Anda dapat mengungkapkankompleks konektivitas dan topologi daripada urutan-urutan penembakanneuron yang mendasari proses pemikiran kita," katanya.

Pendekatan yang sama dapat digunakan untuk menganalisis berbagai jenisinformasi lainnya. "Anda dapat menerapkannya untuk ekonomi dunia, atauuntuk jaringan sosial, atau hampir semua sistem yang melibatkan jangka panjang transportasi barang atau informasi," kata Lloyd. Tapi batas-bataskomputasi klasik telah mencegah pendekatan tersebut dari sedang diterapkansebelum.

Sementara pekerjaan ini teoritis, "experimentalists telah menghubungi kamitentang mencoba prototip," katanya. "Anda bisa menemukan topologi struktursederhana pada komputer kuantum sangat sederhana. Orang yang mencobapercobaan bukti-of-konsep."

Tim juga termasuk Silvano Garnerone dari University of Waterloo di Ontario,Kanada, dan Paolo Zanardi pusat Quantum informasi Sains dan teknologi diUniversity of Southern California.

Jelajahi lebih lanjut: eksotis keadaan quantum: sebuah pendekatan penelitianbaru


Jurnal referensi: Nature komunikasi

Postingan terkait:

Belum ada tanggapan untuk "Pendekatan kuantum baru untuk data besa"

Post a Comment