Kvantedatabehandling er krevende å forstå. Ofte gjelder dette også patenter og patentsøknader. En kombinasjon av disse to kan dermed utgjøre en ekstra stor utfordring for leseren.
Nå står AMD bak et eksempel på nettopp dette, en patentsøknad som ble levert inn hos United States Patent and Trademark Office 18. februar 2020. Søknaden har nylig blitt offentliggjort, noe som har blitt omtalt av Tom's Hardware.
Ute av rekkefølge
Patentsøknaden har tittelen «Look Ahead Teleportation for Reliable Computation in Multi-SIMD Quantum Processor» og beskriver en oppfinnelse som skal gjøre det mulig for en kvanteprosessor å prosessere instruksjoner eller operasjoner på qubits (kvantebit) ute av rekkefølge.
«Out-of-order»-prosessering er i dag en helt ordinær framgangsmåte for bedre å utnytte ressursene i en prosessor. Dersom en instruksjon ikke kan utføres fordi den må vente på at kjøringen av en tidligere instruksjon fullføres, kan prosessoren i mellomtiden velge å kjøre instruksjoner som er lenger bak i køen, dersom disse ikke avhenger av resultatet av kjøringen av tidligere instruksjoner og det er ledige prosesseringsenheter i prosessoren.
Dette kan potensielt også bidra til å redusere antallet qubits det er behov for i forbindelse med visse beregninger, noe som kan bli avgjørende da det har vist seg å være vanskelig å lage stabile systemer når antallet qubits passerer et visst antall.
I patentsøknaden beskrives en brikke som blant annet består av flere kvante-SIMD-regioner (Single Instruction Multiple Data) som består av et sett med prosesseringsenheter som kan utføre den samme instruksjonen parallelt på flere datapunkter. I tillegg har brikken en enhet som kan fordele oppgavene på de ulike regionene, alt ettersom hvilken som er ledig og rekkefølgen operasjonene kan utføres i.
Må teleporteres
I dette scenariet vil det kunne være behov for å overføre qubiten fra én region over i en annen. Problemet er at dette ikke kan gjøres ved å kopiere qubit-verdiene. Ifølge kvantefysikkens ikke-kloningsteorem kan ikke qubits kopieres.
For å prosessere en gitt qubit i en gitt kvante-SIMD-region kreves derfor at qubiten fysisk flyttes mellom regionene ved hjelp av kvanteteleportering. I systemet beskrevet i patentsøknaden er hver region derfor utstyrt med en sin egen teleporteringsenhet. I tillegg har det globale minnet en slik enhet for å overføre qubits fra dette minnet og over i kvante-SIMD-regionene.
Øker risikoen for feil
Ifølge patentsøknaden er kvanteteleportering en kjent teknikk. Hvordan denne implementeres fysisk, avhenger ifølge AMD av den fysiske implementeringen av qubitene. Slike teknikker er ikke nærmere beskrevet i patentsøknaden. Derimot opplyses det at flytting av qubits ved hjelp av kvanteteleportering øker risikoen for at feil oppstår. Derfor er det en fordel at systemet begrenser antallet qubit-bevegelser under beregningene.
Det kan selvfølgelig være en lang distanse fra det å levere inn en patentsøknad til å ta i bruk oppfinnelsen i et virkelig produkt. AMDs arbeid med kvantedatamaskinteknologi har i liten grad blitt omtalt, men patentsøknaden beviser at selskapet i alle fall er på banen.
