Massiivsete kvantahelate tõhus süntees – ülevaade Classiqi süsteemist – kvanttehnoloogia sees

Classiqi platvorm pakub lihtsaid viise massiivsete kvantahelate sünteesimiseks keerukate algoritmide jaoks. Tegelikult saate kiiresti ja lihtsalt sünteesida nii suuri vooluringe, et teie sihtkvantarvuti tagastab veateate. See ei pruugi isegi nii sügavalt töötavatest vooluringidest "müra" tagastada, kuid vead näitavad, et need ahelad ei saa üldse töötada.

Probleemil on kolm taset. Isegi väikeste kvantahelate puhul toob iga operatsioon kaasa veavõimaluse. Vigade kogunedes muutuvad tulemused kiiresti kasutuks. Kui vooluringid suurenevad, on oht, et jõuate kvantteabe säilitamise piirini, mis tähendab, et algoritmil ei ole aega lõpule viia. Kujutage ette, et soovite vaadata 20-minutilist YouTube'i videot, mille aku kestab vaid 5 minutit; sa ei saa seda teha. Kvantarvutit ei saa ühendada ega laadida ega jätkata; sa lihtsalt ei saa kogu algoritmi õigel ajal käivitada. Ja kuna vooluringid muutuvad tohutuks, ilmub sageli ülalmainitud veateade, mis näitab, et juhtimissüsteem isegi ei ürita algoritmi täita.

Classiqi meeskond näib nüüd vihjavat, et platvorm mitte ainult ei sünteesi massiivseid vooluahelaid, vaid teeb seda tõhusamalt kui Qiskit, kõige populaarsem kvantarvutusraamistik. See väide on oluline neljal põhjusel: 1) madalamad ahelad töötavad kiiremini kui sügavamad vooluringid, 2) kiirem käitusaeg võib oluliselt säästa kulusid, kui arveldamine põhineb käitusajal, 3) vähem toiminguid tähendab vähem parandamist vajavaid vigu ja 4) kvantarvutitena. küpsed ja suudavad käitada suuremaid algoritme, saavad kõigepealt kasulikud väiksemad ahelad.

On klassikaline märkmik mis võrdleb Classiqi platvormi Qiskitiga, kasutades HHL-algoritmi. Kui tahame näha erinevusi efektiivsuses, on HHL-i algoritm piisavalt suur, et need erinevused esile tuua.

HHL-i algoritm

Harrow-Hassidim-Lloydi algoritm või HHL-algoritm lubab lahendada lineaarvõrrandisüsteeme eksponentsiaalse kiirusega võrreldes tuntuimate klassikaliste algoritmidega. Need võrrandid on teaduses ja inseneriteaduses laialdaselt rakendatavad.

Probleem on selles, et HHL-i ahelad on isegi kõige väiksemate mänguasjaprobleemide korral uskumatult sügavad. Kui soovite praeguste kvantarvutite tulemuste asemel näidata ahelaid, mis tagastavad vigu, on see algoritm, millega seda proovida. 

Classiqi sülearvuti

Vaatleme kolme peamist mõõdikut: täpsus, vooluringi sügavus ja CX-i arv. Truudus on see, kui lähedal on tulemus täpsele lahendusele; ahelate suuruse tõttu tuleb kõik klassikaliselt arvutada. Vooluahela sügavus näitab, mitu ajasammu on vaja kõigi toimingute rakendamiseks, mis liiguvad või ületavad praeguste kvantarvutite piire. CX-i loendurid näitavad mitme qubit-i operatsioonide arvu, kuna need on erakordselt veaohtlikud.

Classiqi ahel näitab paremat täpsust palju väiksema vooluringi sügavuse ja palju vähemate CX-operatsioonidega. Kuigi see on jooksmiseks endiselt liiga massiivne, on see kasulikkusele palju lähemal kui Qiskiti ringrada. Oluline on see, et klassikaliselt arvutatud truudus rõhutab, et Classiqi vooluahel pole mitte ainult väiksem, vaid tegelikult on see ikkagi loodud valitud probleemi lahendamiseks selle vähendatud suurusega. 

Loomulik skeptitsism

Classiqi sülearvuti usaldamise probleem seisneb selles, et Classiqi meeskond ei paku mitte ainult oma lahendust, vaid pakub ka Qiskiti lahendust. Ilmselgelt tahavad nad, et Classiqi platvorm näeks hea välja, mistõttu on oluline kontrollida nende väidet HHL-i rakenduse vastu, mis kasutab Qiskitit, kuid mida Classiqi meeskond välja ei töötanud. 

Qiskiti märkmik

Rakendust on kõige lihtsam leida Qiskiti HHL-i õpetus, mis võimaldab Classiqi probleemi lahendada Qiskiti meeskonna koodi abil. See sülearvuti sisaldab kahte lähenemisviisi, üks, mis genereerib suuremaid vooluringe, kuid on täpsem, ja teine, mis genereerib väiksemaid vooluringe, ohverdades täpsuse. 

Classiqi vooluahel pole mitte ainult kõigist kolmest Qiskiti vooluringist oluliselt väiksem, vaid nõuab ka ühe kubiti võrra vähem kui Qiskiti Naive ja Tridi vooluringid. 

Tänu oma kõrgele täpsusele on Classiqi Qiskiti rakendus Qiskit Naive'i juurutusega võrreldes parem kui Qiskit Tridi teostus. Kuigi CX-i arv on 25% kõrgem, on vooluringi sügavus 70% väiksem, kui kasutada ühte vähem kubitit. Kui meil oleks täna veaparandusega kvantarvutid, siis see tähendab, et Classiqi Qiskiti juurutamine töötaks kiiremini ja sellega kaasnevad väiksemad riistvarajuurdepääsukulud kui Qiskiti enda ülitäpse juurutus.

Järeldus: Classiq peab vastu

Vähemalt selle konkreetse juhtumi puhul kehtib Classiqi väide. HHL-i pole mitte ainult lihtne rakendada, vaid ka vooluringi suuruse erinevus on märkimisväärne. Classiqi ahel ei tööta mitte ainult kiiremini kui kolm Qiskiti alternatiivi, vaid maksab IBM Quantumi kaudu vähem. Ja kuna kvantarvutite riistvara paraneb, on Classiqi rakendamine esimene neljast siinsest kasulikust.

Brian N. Siegelwax on sõltumatu Quantum Algorithm Designer ja vabakutseline kirjanik Kvanttehnoloogia sees. Ta on tuntud oma panuse poolest kvantarvutite valdkonnas, eriti kvantalgoritmide kujundamisel. Ta on hinnanud arvukaid kvantandmetöötluse raamistikke, platvorme ja utiliite ning jaganud oma teadmisi ja leide oma kirjutiste kaudu. Siegelwax on ka autor ja on kirjutanud selliseid raamatuid nagu "Dungeons & Qubits" ja "Choose Your Own Quantum Adventure". Ta kirjutab regulaarselt ajakirjas Medium erinevatel kvantarvutusega seotud teemadel. Tema töö hõlmab kvantarvutuse praktilisi rakendusi, kvantarvutustoodete ülevaadet ja arutelusid kvantarvutuse kontseptsioonide üle.

Kategooriad:
fotoonika, kvantarvutus

Sildid:
Brian Siegelwax, klassikaline, Qiskit, kubitid

• SEO-põhise sisu ja PR-levi. Võimenduge juba täna.
• PlatoData.Network Vertikaalne generatiivne Ai. Jõustage ennast. Juurdepääs siia.
• PlatoAiStream. Web3 luure. Täiustatud teadmised. Juurdepääs siia.
• PlatoESG. Süsinik, CleanTech, Energia, Keskkond päikeseenergia, Jäätmekäitluse. Juurdepääs siia.
• PlatoTervis. Biotehnoloogia ja kliiniliste uuringute luureandmed. Juurdepääs siia.
• Allikas: https://www.insidequantumtechnology.com/news-archive/efficient-synthesis-of-massive-quantum-circuits-an-overview-of-the-classiq-system/