QPerfecti kvantsimulaatori hüppeline pilk MIMIQ-Circ'is – Inside Quantum Technology

Paar aastat tagasi olid kvantarvutisimulaatorid üsna piiratud. Sülearvutis võiksite ehk simuleerida umbes 10 kubitti. Pilve kaudu saate võib-olla simuleerida umbes 20. Olenevalt sellest, mida te kasutasite, võib madala kubitiarvuga algoritmide töötlemiseks kuluda tunde. Tegelikult avastasin pilvesimulaatori 10,000 20-sekundilise käitusaja piirangu, kasutades ainult umbes 2.75 kubitti. Ootasin XNUMX tundi, et saada lõpuks veateade.

Pärast seda on kvantarvutid oluliselt paranenud, aga ka nende simulaatorid. Ma pole neid kõiki testinud, kuid on tavaline, et leitakse väiteid 30–40 kubitise simulatsioonivõime kohta. Oleme näinud ka emulaatorite tõusu, mis on simulaatorid, millel on müramudelid, mis jäljendavad teatud tüüpi kvantarvuteid või isegi konkreetseid kvantarvuteid.

Viimasel ajal oleme näinud tensorvõrkude kasutamise kasvu. Need klassikalised lahendajad võivad väita, et nad simuleerivad rohkem kui 100 kubitti. Nüüd, siit tuleb QPerfect, mis väidab nende MIMIQ-Circ pere Simulaatorid saavad hakkama sadade kubitidega, võib-olla kuni paari tuhande kubitiga. Mulle anti korraks juurdepääs ja ma kasutasin seda aega nende väidete kontrollimiseks.

MIMIQ-Circ, autor QPerfect

Kvantarvutite klassikalise simuleerimise väljakutse seisneb selles, et iga meie lisatud takerdunud kubit kahekordistab kvantsüsteemi esindamiseks vajaliku mälumahu. Üks viis üldise mäluvajaduse vähendamiseks on süsteemi mitte täielikult kirjeldada. Mäluvajadus kasvab endiselt plahvatuslikult, kuid väiksemaid numbreid kahekordistatakse. Teine võimalus rohkemate kubittide simuleerimiseks on piirata operatsioone, mida saab rakendada, nagu see on Cliffordi simulaatori puhul, mis suudab simuleerida mitu tuhat kubitti. 

MIMIQ-Circ järgib esimest lähenemisviisi, kasutades osalist olekuruumi koos täieliku operatsioonide komplektiga. Kubitite arv ei ole nii suur kui Cliffordi simulaatoril, kuid see on palju suurem kui teistel simulaatoritel. 

MIMIQ-Circ on tegelikult väike simulaatorite perekond: olekuvektori simulaator ja MPS-simulaator.

Olekuvektori simulatsioon

Praegusel prooviperioodil piirab QPerfect oma olekuvektori simulaatorit ainult 32 kubitiga ja võttepiiranguga 216. See tegelikult ei tagasta olekuvektorit, mis tähistab kubittide olekut enne mõõtmist, kuid see on ettevalmistamisel ja vahepeal on võimalus see hankida. Praegu tagastab see proovivõtu arvuna, nagu kasutaksite QASM-i simulaatorit. 

Huvitav on see, et võrdlesin simulaatorite kohalikke installimisi pilve hostitud MIMIQ-Circ simulaatoriga. See asetas MIMIQ-Circi selgelt ebasoodsasse olukorda, kuna andmed pidid Interneti kaudu edasi-tagasi liikuma. 

Testisin simulaatoreid QPE- ja HHL-ahelate suhtes, mis on ühed sügavaimad kvantahelad, mida leiate. Väikseimates mastaapides olid kohalikud rakendused kiiremad. Kuid kuna ma qubitide arvu suurendasin, muutus MIMIQ-Circ kiiremaks isegi Interneti-probleemiga. 

Et näidata teile, kui kiiresti see QPE-ga juhtub, kasutasin molekulaarset vesinikku, mis on väikseim võimalik molekul, mida saame kasutada. Täpse arvutuse tegemiseks vajame kokku üheksat kubitti. Ja kokku üheksa qubitiga oli MIMIQ-Circ pilves juba kiirem kui kohalikud simulaatorid. HHL-iga sidus MIMIQ-Circ kohaliku simulaatori 15 kubitiga ja ületas selle 16 kubitiga.

MIMIQ-Circ on piisavalt tõhus, et isegi võrgu latentsusajaga ületab see kohalikke simulaatoreid. Oluline on see, et MIMIQ-Cirqi tulemused vastavad kvalitatiivselt kohalike simulaatoritega, suurendades kindlustunnet, et see tegelikult töötab.

MPS-i simulatsioon

See on tensorvõrgu simulaator, mis võib väidetavalt simuleerida sadu kubitte. Kuid te ei saa seda kuskil mujal teha, nii et mul ei ole nii suuri kvantahelaid, mis lihtsalt lebavad. Õnneks on lihtne ehitada massiivset vooluringi, kasutades alamprogrammi nimega SWAP Test. Niisiis, ma ehitasin suure vooluringi, jooksin selle, suurendasin seda ja jooksin uuesti, kuni MIMIQ-Circ lõpuks katki läks.

MIMIQ-Circ töötles 1401-kubitise vooluringi veidi alla 6 minutiga. 

Kusagil 1401–1421 kubiti ja 700–710 juhitava SWAP-väravaga hakkab MIMIQ-Circ lõpuks käitusvigu tagastama. See on peaaegu 1400 kubitti rohkem, kui teie keskmine kvantarvutisimulaator suudab hakkama saada.

Oluline on see, et väikeses mahus vastavad MIMIQ-Circi tulemused kvalitatiivselt kohalikele simulaatoritele. Kahjuks ei laiene teised simulaatorid kuigi kaugele. SWAP-testi on aga lihtne kontrollida ja tundub, et MIMIQ-Circ peab suurtes mastaapides palju paremini vastu kui teised simulaatorid väikestes mastaapides.

Kohalik simulatsioon vs võrgu latentsus

Võrgu latentsusprobleemi lahendamiseks, milleks peate Interneti kaudu andmeid edasi-tagasi saatma, ütles QPerfect, et nad töötavad partiitööde, variatsioonialgoritmide toe ja kohaliku 20-kubitise olekuvektori simulaatori kallal. Selle põhjal, mida olen näinud, peaks kohalik simulaator teistest kohalikest alternatiividest mugavalt ületama. Boonusena ei pea te oma andmeid Interneti kaudu saatma, mida kõik niikuinii teha ei taha. 

Järeldus

MIMIQ-Circ peaks suutma simuleerida kõiki kvantlülitusi, mida saaksime käivitada igas praegu eksisteerivas kvantarvutis, sealhulgas kahes üle 1000 protsessoris, mis pole avalikult kättesaadavad. Tegelikult on MIMIQ-Circil nende protsessorite ees kaks peamist eelist:

1. Müra pole. Kvantveaparanduse puudumisel, mida meil tootmises pole, peaks MIMIQ-Circ olema kvalitatiivselt parem kui 1000+ protsessorit.
2. MIMIQ-Circil on täielik qubit-ühendus. Kuigi ühel 1000+ protsessorist on täieliku ühenduvuse potentsiaal, pole seda kinnitatud ja teisel kindlasti mitte.

Kuigi ma keskendusin MIMIQ-Circi stressitestidele, on oluline korrata, et selle tulemused langesid kvalitatiivselt kokku kohalike simulaatorite tulemustega. Väiksematel kaaludel, kus teised simulaatorid saavad töötada, on lihtne kinnitada, et MIMIQ-Circ töötab. Ja suures plaanis on SWAP-testi tulemused paljulubavad. MIMIQ-Circ näib olevat kiire, täpne ja omaette liigas.

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:
kvantarvutus, teadustöö, tarkvara

Sildid:
Brian Siegelwax, MIMIQ-Circ, QPerfect

• 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/quantum-simulator-leap-looking-at-mimiq-circ-by-qperfect/