ساخت محاسبات کوانتومی ارزان‌تر و گران‌تر - بررسی Fire Opal Q-CTRL: توسط Brian Siegelwax – Inside Technology Quantum

این مقاله با هدف نشان دادن نحوه استفاده از Q-CTRL آغاز شد آتش اپال استفاده می تواند در هزینه دسترسی به سخت افزار کامپیوتر کوانتومی صرفه جویی کند. و شروع به انجام آن خواهد کرد. اما از آنجایی که آزمایش مستعد انجام آن است، یک پیچ غیرمنتظره در این راه کشف شد. 

تصویری از نحوه عملکرد Fire Opal Q-CTRL برای یافتن راه حل های نوآورانه. (PC Q-CTRL)

اول: صرفه جویی قابل توجهی در پول

Q-CTRL منتشر کرده است یک مقاله با عنوان "کاهش هزینه محاسبات کوانتومی 2,500 برابر با Fire Opalکه در آن آنها ادعا می کنند که "برآوردها از 89,205 دلار پیش بینی شده برای اجرای یک الگوریتم QAOA به تنها 32 دلار" با استفاده از حل کننده QAOA Fire Opal رسیده است.

بدون دریافت فنی، QAOA از یک مدار کوانتومی پارامتری استفاده می کند. پارامترها را حدس می زنیم و سپس مدار را اجرا می کنیم. بر اساس نتایج، ما به طور مکرر پارامترها را تنظیم کرده و مدار را مجدداً اجرا می کنیم تا به یک تقریب جواب قابل قبول برسیم. 

آنچه ما در اینجا نگران آن هستیم، هزینه اجرای آن مدار است. هر بار که آن مدار را اجرا می کنیم، این هزینه را متحمل می شویم. در نتیجه، هدف ما اجرای این الگوریتم با کمترین تکرار ممکن است. انجام این کار هم سریعتر و هم ارزانتر است.

من شخصا حل کننده QAOA Fire Opal را در برابر دو حل کننده QAOA دیگر محک زده ام، و شکی نیست که Fire Opal این تعداد تکرار را کاهش داده است. Fire Opal به طور چشمگیری کیفیت نتایج هر تکرار را بهبود می بخشد به طوری که شما در واقع به یک راه حل تقریبی می رسید. صادقانه بگویم، من از دو حل کننده دیگر منصرف شدم. بنابراین، در حالی که من شخصاً 90,000 دلار صرف تأیید ادعای 2500X Q-CTRL نمی‌کنم، می‌توانم تأیید کنم که Fire Opal وقتی به یک راه‌حل تقریبی می‌رسد، مدارها را متوقف می‌کند، در حالی که نمی‌توانم تأیید کنم که حل‌کننده‌های دیگر این کار را انجام می‌دهند. اصلا وجود دارد تصویر برجسته در بالای این مقاله از Q-CTRL آمده است و 5700X پس انداز را نشان می دهد، اما مقاله مرتبطی برای پیوند ندارد.

دوم: خرج بی نهایت بیشتر پول

چیزی که ما واقعاً باید به آن علاقه مند باشیم، الگوریتم هایی هستند که برای محاسبات کوانتومی تحمل پذیر خطا (FTQC) در نظر گرفته شده اند. اجرای این الگوریتم‌ها آنقدر طول می‌کشد که کامپیوترهای کوانتومی امروزی نویز محض را برمی‌گردانند. در حالی که ما معمولاً روی کیفیت نتایج یا فقدان آن تمرکز می کنیم، ممکن است لازم باشد زمان اجرا را نیز در نظر بگیریم. یک مدل قیمت ممکن است بر اساس تعداد دفعاتی باشد که هر مدار را اجرا می کنیم، اما ممکن است بر اساس مدت زمان اجرا نیز باشد. اگر Fire Opal بتواند کارایی اجرای مدار را بهبود بخشد، ممکن است هزینه های مربوط به زمان اجرا کمتر شود.

من از پلتفرم Classiq استفاده می کنم پایتون SDK برای سنتز مدارهای بزرگ، مانند مدارهای مورد نیاز برای تخمین فاز کوانتومی (QPE). اگر می‌خواهیم ببینیم که Fire Opal چقدر ارزان‌تر است، باید بزرگترین مدارهای ممکن را اجرا کنیم تا بتوانیم گسترش واضح را ببینیم.

من با هیدروژن مولکولی (H2) با یک کیوبیت شمارش شروع کردم. اگر آشنا نیستید، QPE انرژی حالت پایه مولکول ها را با استفاده از یک ثبات (کیوبیت داده) برای نمایش مولکول و یک ثبات (شمارش کیوبیت) برای تعیین دقت محلول محاسبه می کند. در حالت ایده‌آل، ما می‌خواهیم از هشت کیوبیت شمارش برای H2 استفاده کنیم، اما من قبلاً آن را آزمایش کرده‌ام و سخت‌افزار فعلی نمی‌تواند آن را مدیریت کند. H2 فقط به یک کیوبیت داده نیاز دارد، بنابراین این مدار اول در مجموع فقط از دو کیوبیت استفاده می کرد.

هم Qiskit و هم Fire Opal از هفت ثانیه استفاده کردند آی بی ام زمان اجرا کوانتومی با این حال، Fire Opal به طور خودکار کاهش خطا را اعمال کرد که 21 ثانیه بیشتر زمان اجرا را مصرف کرد. منصفانه بگویم، من معادل Qiskit به نام M3 را اعمال کردم و M3 تنها 11 ثانیه زمان اجرا اضافه کرد. برای H2 با یک کیوبیت شمارش، Qiskit در واقع برنده مقایسه زمان اجرا شد.

اما من سپس H2 را با دو کیوبیت شمارش امتحان کردم. این کیسکیت کار شکست خورد، در حالی که کار Fire Opal با دقت کافی به پایان رسید که می توانید تقریباً راه حل را تخمین بزنید. دقت بسیار با جایی که باید باشد، فاصله دارد، اما حداقل در میدان توپ صحیح است. 

و در آن پیچ و تاب غیر منتظره نهفته است. هزینه کار شکست خورده Qiskit 0.00 دلار است. از آنجایی که کار Fire Opal کامل شده است، از قضا، هنگام استفاده از طرح حق بیمه کوانتوم IBM، بی نهایت گران تر است.

علاوه بر این، Fire Opal می تواند با دو کیوبیت شمارش از H2 عبور کند. من شخصا آن را به H2 با 6 کیوبیت شمارش و همچنین به اکسیژن مولکولی (O2) - که به 11 کیوبیت داده نیاز دارد - با 2 کیوبیت شمارش داده‌ام. O2 با 2 کیوبیت شمارش، 4 دقیقه و 28 ثانیه از زمان اجرای کوانتومی IBM را مصرف کرد، و نتیجه همچنان شما را در فضای درست نگه می دارد. فشار بیشتر، پیام های خطای IBM Quantum را برمی گرداند.

بنابراین، بزرگترین مدار QPE که می تواند بر روی سخت افزار فعلی اجرا شود، با مصرف 268 ثانیه زمان اجرا با 1.60 دلار در ثانیه، با استفاده از Fire Opal با دسترسی عالی به سخت افزار IBM Quantum، 428.80 دلار یا بدون Fire Opal 0.00 دلار هزینه دارد زیرا کار با شکست مواجه خواهد شد.

نتیجه‌گیری: عقیق آتش لزوما ارزان‌تر نیست

آنها می گویند که "کوانتوم" غیر شهودی است و هرگز ناامید نمی شود. Fire Opal به جای اینکه با اجرای تکرارهای کمتر یا کوتاه کردن زمان اجرا کم هزینه باشد، گران تر می شود زیرا می توانید آن را بیشتر فشار دهید. شما می توانید الگوریتمی را اجرا کنید که در غیر این صورت ممکن است 90,000 دلار هزینه داشته باشد، زیرا هزینه آن به هیچ وجه نزدیک به آن نخواهد بود. و می توانید مدارهایی را اجرا کنید که در غیر این صورت از کار می افتند و هزینه ای ندارند. بنابراین، Fire Opal صرفاً به دلیل کارکرد واقعی گران تر است. 

برایان N. Siegelwax یک طراح مستقل الگوریتم کوانتومی و یک نویسنده مستقل برای درون فناوری کوانتومی. او به دلیل مشارکت هایش در زمینه محاسبات کوانتومی، به ویژه در طراحی الگوریتم های کوانتومی شناخته شده است. او چارچوب‌ها، پلتفرم‌ها و ابزارهای محاسباتی کوانتومی متعددی را ارزیابی کرده است و بینش و یافته‌های خود را از طریق نوشته‌هایش به اشتراک گذاشته است. Siegelwax همچنین یک نویسنده است و کتاب هایی مانند "Dungeons & Qubits" و "Choose Your Own Quantum Adventure" را نوشته است. او مرتباً در Medium در مورد موضوعات مختلف مربوط به محاسبات کوانتومی می نویسد. کار او شامل کاربردهای عملی محاسبات کوانتومی، بررسی محصولات محاسبات کوانتومی و بحث در مورد مفاهیم محاسبات کوانتومی است.

دسته بندی ها: مقاله مهمان, فوتونیک, محاسبات کوانتومی

برچسب ها: برایان سیگل واکس, آتش اپال, Q-CTRL

• محتوای مبتنی بر SEO و توزیع روابط عمومی. امروز تقویت شوید.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. به خودت قدرت بده دسترسی به اینجا.
• PlatoAiStream. هوش وب 3 دانش تقویت شده دسترسی به اینجا.
• PlatoESG. کربن ، CleanTech، انرژی، محیط، خورشیدی، مدیریت پسماند دسترسی به اینجا.
• PlatoHealth. هوش بیوتکنولوژی و آزمایشات بالینی. دسترسی به اینجا.
• منبع: https://www.insidequantumtechnology.com/news-archive/making-quantum-computing-cheaper-and-more-expensive-reviewing-q-ctrls-fire-opal-by-brian-siegelwax/