جعل الحوسبة الكمومية أرخص وأكثر تكلفة - مراجعة Fire Opal لـ Q-CTRL: بقلم بريان سيجلواكس - داخل تكنولوجيا الكم

بدأت هذه المقالة بقصد توضيح كيفية استخدام Q-CTRL العقيق النار استمارتنا يمكن أن يوفر لك المال عند الوصول إلى أجهزة الكمبيوتر الكمومية. وسوف تبدأ في القيام بذلك. ولكن بما أن التجارب تميل إلى القيام بذلك، فقد تم اكتشاف تطور غير متوقع على طول الطريق. 

رسم بياني لكيفية عمل Fire Opal الخاص بـ Q-CTRL لإيجاد حلول مبتكرة. (كمبيوتر Q-CTRL)

أولاً: توفير المال الجزيل

تم نشر Q-CTRL مقالة تحت عنوان "يتكلف تقليل الحوسبة الكمومية 2,500X باستخدام Fire Opal"التي يزعمون فيها أن "التقديرات ارتفعت من 89,205 دولارًا أمريكيًا متوقعًا لتشغيل واحد لخوارزمية QAOA إلى 32 دولارًا فقط" باستخدام حل QAOA الخاص بـ Fire Opal.

بدون الحصول على معلومات تقنية، يستخدم QAOA دائرة كمومية ذات معلمات. نحن نخمن المعلمات ثم نقوم بتشغيل الدائرة. بناءً على النتائج، قمنا بضبط المعلمات بشكل متكرر وإعادة تشغيل الدائرة حتى نصل إلى حل تقريبي مقبول. 

ما يهمنا هنا هو تكلفة تشغيل تلك الدائرة. في كل مرة نقوم بتشغيل تلك الدائرة، نتحمل هذه التكلفة. وبالتالي، هدفنا هو تشغيل هذه الخوارزمية بأقل عدد ممكن من التكرارات. القيام بذلك أسرع وأرخص.

لقد قمت شخصيًا بمقارنة أداة حل QAOA الخاصة بـ Fire Opal مع حلين آخرين لـ QAOA، وليس هناك شك في أن Fire Opal خفضت هذا العدد من التكرارات. يعمل Fire Opal على تحسين جودة نتائج كل تكرار بشكل كبير بحيث تصل فعليًا إلى حل تقريبي. لأكون صادقًا، لقد تخليت عن الحلين الآخرين. لذلك، على الرغم من أنني لن أنفق شخصيًا 90,000 ألف دولار فقط للتحقق من مطالبة Q-CTRL بـ 2500X، إلا أنه يمكنني التحقق من أن Fire Opal يتوقف عن تشغيل الدوائر عندما يصل إلى حل تقريبي، بينما لا يمكنني التحقق من أن الحلول الأخرى تحصل على هناك على الإطلاق. الصورة المميزة في أعلى هذه المقالة مأخوذة من Q-CTRL وتظهر توفيرًا يصل إلى 5700X، ولكنها لا تحتوي على مقالة مرتبطة للربط بها.

الثاني: إنفاق المزيد من المال بلا حدود

لكن ما يجب أن نهتم به حقًا هو الخوارزميات المخصصة للحوسبة الكمومية المتسامحة مع الأخطاء (FTQC). تستغرق هذه الخوارزميات وقتًا طويلاً للتنفيذ، مما يجعل أجهزة الكمبيوتر الكمومية الحالية تصدر ضجيجًا هائلاً. في حين أننا نركز عادة على جودة النتائج أو عدم وجودها، فقد نحتاج أيضًا إلى مراعاة وقت التشغيل. قد يعتمد نموذج السعر على عدد المرات التي سنقوم فيها بتشغيل كل دائرة، ولكنه قد يعتمد أيضًا على مدة تشغيلها. إذا تمكنت Fire Opal من تحسين كفاءة تنفيذ الدائرة، فقد يؤدي ذلك إلى انخفاض التكاليف المرتبطة بوقت التشغيل.

أستخدم منصة Classiq بايثون SDK لتجميع دوائر ضخمة، مثل تلك المطلوبة لتقدير الطور الكمي (QPE). إذا أردنا أن نرى مدى تكلفة Fire Opal الأقل تكلفة، فسنحتاج إلى تشغيل أكبر دوائر ممكنة حتى نتمكن من رؤية انتشار واضح.

لقد بدأت بالهيدروجين الجزيئي (H2) باستخدام كيوبت واحد للعد. إذا لم تكن مألوفًا، يقوم QPE بحساب طاقة الحالة الأرضية للجزيئات باستخدام سجل واحد (كيوبت البيانات) لتمثيل الجزيء وسجل واحد (عد الكيوبتات) لتحديد دقة الحل. من الناحية المثالية، نريد استخدام ثمانية كيوبتات لحساب H2، لكنني اختبرت ذلك بالفعل ولا تستطيع الأجهزة الحالية التعامل معه. تتطلب H2 بتًا كميًا واحدًا فقط للبيانات، لذلك استخدمت هذه الدائرة الأولى وحدتين فقط من البتات الكمومية في المجمل.

استخدم كل من Qiskit وFire Opal سبع ثوانٍ من IBM وقت التشغيل الكمي. ومع ذلك، قام Fire Opal تلقائيًا بتطبيق تخفيف الأخطاء، مما استهلك 21 ثانية إضافية من وقت التشغيل. لكي نكون منصفين، قمت بتطبيق ما يعادل Qiskit، المسمى M3، واستخدم M3 11 ثانية إضافية فقط من وقت التشغيل. بالنسبة إلى H2 الذي يحتوي على كيوبت واحد، فاز Qiskit فعليًا بمقارنة وقت التشغيل.

لكنني قمت بعد ذلك بتجربة H2 باستخدام عددين من البتات الكمومية. ال كيسكيت فشلت المهمة، بينما اكتملت مهمة Fire Opal بدقة كافية بحيث يمكنك تقدير الحل تقريبًا. الدقة بعيدة كل البعد عن المكان الذي يجب أن تكون فيه، لكنها على الأقل في الملعب الصحيح. 

وهنا يكمن التحول غير المتوقع. تكلفة مهمة Qiskit الفاشلة هي 0.00 دولار. نظرًا لأن مهمة Fire Opal قد اكتملت، فمن المفارقة أنها أكثر تكلفة بشكل لا نهائي عند استخدام خطة IBM Quantum المتميزة.

علاوة على ذلك، يمكن لـ Fire Opal تجاوز H2 باستخدام اثنين من الكيوبتات. لقد دفعته شخصيًا إلى H2 مع 6 بتات كمومية بالإضافة إلى الأكسجين الجزيئي (O2) - الذي يتطلب 11 بتًا للبيانات - مع 2 بتات كمومية. استهلك O2 مع عدد 2 بتات كمومية 4 دقائق و28 ثانية من وقت تشغيل IBM Quantum، ولا تزال النتيجة تبقيك في الملعب الصحيح. يؤدي الضغط الإضافي إلى إرجاع رسائل الخطأ من IBM Quantum.

لذلك، فإن أكبر دائرة QPE يمكن تشغيلها على الأجهزة الحالية، وتستهلك 268 ثانية من وقت التشغيل بسعر 1.60 دولارًا أمريكيًا في الثانية، تكلف 428.80 دولارًا أمريكيًا باستخدام Fire Opal مع وصول متميز إلى أجهزة IBM Quantum، أو 0.00 دولار أمريكي بدون Fire Opal لأن المهمة ستفشل.

الخلاصة: Fire Opal ليس بالضرورة أرخص

يقولون أن "الكم" غير بديهي، ولا يفشل أبدًا في خيبة الأمل. بدلاً من أن يكون أقل تكلفة عن طريق تشغيل عدد أقل من التكرارات أو تقصير وقت التشغيل، يصبح Fire Opal أكثر تكلفة لأنه يمكنك دفعه إلى أبعد من ذلك. يمكنك تشغيل خوارزمية قد تكلف 90,000 ألف دولار لأنها لن تكلف أي مكان قريب من ذلك. ويمكنك تشغيل دوائر قد تفشل ولا تكلف شيئًا. ولذلك، فإن Fire Opal أكثر تكلفة ببساطة بسبب العمل الفعلي. 

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: مقالة ضيف, الضوئيات, الاحصاء الكمية

الوسوم (تاج): بريان سيجلواكس, العقيق النار, س-CTRL

• 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/making-quantum-computing-cheaper-and-more-expensive-reviewing-q-ctrls-fire-opal-by-brian-siegelwax/