التوليف الفعال للدوائر الكمومية الضخمة - نظرة عامة على نظام Classiq - داخل تكنولوجيا الكم

توفر منصة Classiq طرقًا بسيطة لتجميع دوائر كمومية ضخمة لخوارزميات معقدة. في الواقع، يمكنك تركيب دوائر ضخمة بسرعة وسهولة لدرجة أن الكمبيوتر الكمي المستهدف سيعرض خطأ. قد لا يُرجع حتى "الضوضاء" الصادرة عن الدوائر الجارية بعمق شديد، لكن الأخطاء تشير إلى أن هذه الدوائر لا يمكن تشغيلها على الإطلاق.

المشكلة لها ثلاثة مستويات. حتى مع الدوائر الكمومية الصغيرة، فإن كل عملية تنطوي على احتمال حدوث خطأ. ومع تراكم الأخطاء، تصبح النتائج عديمة الفائدة بسرعة. عندما تصبح الدوائر أكبر، فإنك تخاطر بالوصول إلى حدود المدة التي يمكن فيها الاحتفاظ بالمعلومات الكمومية، مما يعني أن الخوارزمية ليس لديها الوقت الكافي لإكمالها. تخيل أنك ترغب في مشاهدة مقطع فيديو على YouTube مدته 20 دقيقة مع عمر بطارية يصل إلى 5 دقائق فقط؛ لا يمكنك أن تفعل ذلك. لا يمكنك توصيل الكمبيوتر الكمي، ولا يمكنك إعادة الشحن والمتابعة؛ لا يمكنك ببساطة تشغيل الخوارزمية بأكملها في الوقت المناسب. ومع تزايد حجم الدوائر، غالبًا ما تكون هناك رسالة خطأ مذكورة أعلاه تشير إلى أن نظام التحكم لن يحاول حتى تنفيذ الخوارزمية.

يبدو أن فريق Classiq يقترح الآن أن المنصة لا تقوم فقط بتجميع دوائر ضخمة، ولكنها تفعل ذلك بكفاءة أكبر من Qiskit، إطار الحوسبة الكمومية الأكثر شيوعًا. يعد هذا التأكيد مهمًا لأربعة أسباب: 1) تنفيذ الدوائر الأقل عمقًا بشكل أسرع من الدوائر الأعمق، 2) يمكن أن توفر أوقات التشغيل الأسرع بشكل كبير في التكاليف عندما تعتمد الفواتير على وقت التشغيل، 3) عدد أقل من العمليات يعني أخطاء أقل تتطلب التصحيح، و 4) كأجهزة كمبيوتر كمومية ناضجة ويمكنها تشغيل خوارزميات أكبر، فإن الدوائر الأصغر ستصبح مفيدة أولاً.

هناك كلاسيك مفكرة يقارن منصة Classiq بمنصة Qiskit باستخدام خوارزمية HHL. إذا أردنا رؤية الاختلافات في الكفاءة، فإن خوارزمية HHL ضخمة بما يكفي لتسليط الضوء على تلك الاختلافات.

خوارزمية HHL

تعد خوارزمية Harrow-Hassidim-Lloyd، أو خوارزمية HHL، بحل أنظمة المعادلات الخطية مع تسريع أسي مقارنة بالخوارزميات الكلاسيكية الأكثر شهرة. تتمتع هذه المعادلات بإمكانية تطبيقها على نطاق واسع في العلوم والهندسة.

المشكلة هي أن دوائر HHL، حتى مع أصغر مشاكل الألعاب، تكون عميقة بشكل لا يصدق. إذا كنت تريد إظهار الدوائر التي تقوم بإرجاع الأخطاء بدلاً من النتائج على أجهزة الكمبيوتر الكمومية الحالية، فهذه هي الخوارزمية التي يمكنك تجربة ذلك بها. 

دفتر الكلاسيك

نحن ننظر إلى المقاييس الثلاثة الرئيسية: الإخلاص وعمق الدائرة وعدد CX. الإخلاص هو مدى قرب النتيجة من الحل الدقيق؛ ونظرًا لحجم الدوائر، يجب حساب كل شيء بشكل كلاسيكي. ويشير عمق الدائرة إلى عدد الخطوات الزمنية اللازمة لتنفيذ جميع العمليات، مما يتجاوز أو يتجاوز حدود أجهزة الكمبيوتر الكمومية الحالية. وتشير أعداد CX إلى عدد العمليات متعددة الكميات، حيث أنها معرضة للخطأ بشكل استثنائي.

تُظهر دائرة Classiq دقة أفضل مع عمق دائرة أقل بكثير وعمليات CX أقل بكثير. على الرغم من أنها لا تزال ضخمة جدًا بحيث لا يمكن تشغيلها، إلا أنها أقرب بكثير إلى أن تكون مفيدة من حلبة Qiskit. الأهم من ذلك، أن الدقة المحسوبة بشكل كلاسيكي تسلط الضوء على أن دائرة Classiq ليست أصغر فحسب، ولكنها في الواقع لا تزال مصممة لحل المشكلة المحددة بهذا الحجم المنخفض. 

الشك الطبيعي

المشكلة في الثقة في دفتر ملاحظات Classiq هي أن فريق Classiq لا يقدم الحل الخاص به فحسب، بل يقدم أيضًا حل Qiskit. من الواضح أنهم يريدون أن تبدو منصة Classiq جيدة، لذا من المهم التحقق من مطالبتهم ضد تطبيق HHL الذي يستخدم Qiskit ولكن لم يتم تطويره بواسطة فريق Classiq. 

دفتر كيسكيت

أسهل للعثور على التنفيذ هو البرنامج التعليمي لـ Qiskit حول HHL، والذي يسمح بحل مشكلة Classiq باستخدام كود فريق Qiskit. يتضمن هذا الكمبيوتر الدفتري طريقتين، واحدة تولد دوائر أكبر ولكنها أكثر دقة وأخرى تولد دوائر أصغر عن طريق التضحية بالدقة. 

ليست دائرة Classiq أصغر بكثير من دوائر Qiskit الثلاث فحسب، ولكنها تتطلب أيضًا كيوبتًا واحدًا أقل من دوائر Qiskit Naive وTridi. 

نظرًا لدقتها العالية، فإن تطبيق Classiq's Qiskit أفضل مقارنة بتطبيق Qiskit Naive من تطبيق Qiskit Tridi. على الرغم من أن عدد CX أعلى بنسبة 25%، فإن عمق الدائرة أقل بنسبة 70% باستخدام عدد أقل من الكيوبتات. إذا كان لدينا اليوم أجهزة كمبيوتر كمومية مصححة للأخطاء، فهذا يعني أن تطبيق Qiskit الخاص بـ Classiq سيعمل بشكل أسرع ويتحمل تكاليف وصول إلى الأجهزة أقل من تطبيق Qiskit عالي الدقة.

الخلاصة: كلاسيك يصمد

على الأقل في هذه الحالة المحددة، فإن مطالبة Classiq تصمد. ليس من السهل تنفيذ HHL فحسب، بل إن الاختلاف في حجم الدائرة كبير. لن تعمل دائرة Classiq بشكل أسرع من ثلاثة بدائل Qiskit فحسب، بل ستكون تكلفتها أقل من خلال IBM Quantum. ومع تحسن أجهزة الحوسبة الكمومية، سيكون تطبيق Classiq هو الأول من بين الأربعة هنا الذي يصبح مفيدًا.

بريان ن. سيجيلواكس هو مصمم مستقل لخوارزمية الكم وكاتب مستقل لـ داخل تقنية الكم. وهو معروف بمساهماته في مجال الحوسبة الكمومية، وخاصة في تصميم خوارزميات الكم. لقد قام بتقييم العديد من أطر ومنصات وأدوات الحوسبة الكمومية وشارك أفكاره ونتائجه من خلال كتاباته. Siegelwax هو أيضًا مؤلف وقد ألف كتبًا مثل "Dungeons & Qubits" و"Choose Your Own Quantum Adventure". يكتب بانتظام على موقع Medium حول مواضيع مختلفة تتعلق بالحوسبة الكمومية. يتضمن عمله تطبيقات عملية للحوسبة الكمومية، ومراجعات لمنتجات الحوسبة الكمومية، ومناقشات حول مفاهيم الحوسبة الكمومية.

الفئات:
الضوئيات, الاحصاء الكمية

الوسوم (تاج):
بريان سيجلواكس, كلاسيك, كيسكيت, المكدسة

• محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. تمكين نفسك. الوصول هنا.
• أفلاطونايستريم. ذكاء Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
• أفلاطون كربون، كلينتك ، الطاقة، بيئة، شمسي، إدارة المخلفات. الوصول هنا.
• أفلاطون هيلث. التكنولوجيا الحيوية وذكاء التجارب السريرية. الوصول هنا.
• المصدر https://www.insidequantumtechnology.com/news-archive/efficient-synthesis-of-massive-quantum-circuits-an-overview-of-the-classiq-system/