विशाल क्वांटम सर्किट का कुशल संश्लेषण-क्लासिक सिस्टम का एक अवलोकन - क्वांटम प्रौद्योगिकी के अंदर

क्लासिक प्लेटफ़ॉर्म जटिल एल्गोरिदम के लिए बड़े पैमाने पर क्वांटम सर्किट को संश्लेषित करने के सरल तरीके प्रदान करता है। वास्तव में, आप इतने बड़े पैमाने पर सर्किट को जल्दी और आसानी से संश्लेषित कर सकते हैं कि आपका लक्ष्य क्वांटम कंप्यूटर एक त्रुटि लौटाएगा। हो सकता है कि यह इतनी गहराई तक चलने वाले सर्किट से "शोर" भी न लौटाए, लेकिन त्रुटियों से संकेत मिलता है कि ये सर्किट बिल्कुल भी नहीं चल सकते हैं।

समस्या के तीन स्तर हैं. छोटे क्वांटम सर्किट के साथ भी, प्रत्येक ऑपरेशन में त्रुटि की संभावना होती है। जैसे-जैसे त्रुटियाँ बढ़ती जाती हैं, परिणाम जल्दी ही बेकार हो जाते हैं। जैसे-जैसे सर्किट बड़े होते जाते हैं, आप उस सीमा तक पहुंचने का जोखिम उठाते हैं कि क्वांटम जानकारी को कितने समय तक बनाए रखा जा सकता है, जिसका अर्थ है कि एल्गोरिदम के पास पूरा होने का समय नहीं है। कल्पना कीजिए कि आप केवल 20 मिनट की बैटरी लाइफ के साथ 5 मिनट का यूट्यूब वीडियो देखना चाहते हैं; आप यह नहीं कर सकते. आप क्वांटम कंप्यूटर को प्लग इन नहीं कर सकते, न ही आप रिचार्ज करके जारी रख सकते हैं; आप संपूर्ण एल्गोरिदम को समय पर नहीं चला सकते। और जैसे-जैसे सर्किट बिल्कुल विशाल होते जाते हैं, अक्सर उपरोक्त त्रुटि संदेश होता है जो दर्शाता है कि नियंत्रण प्रणाली एल्गोरिदम को निष्पादित करने का प्रयास भी नहीं करेगी।

क्लासिक टीम अब सुझाव दे रही है कि प्लेटफ़ॉर्म न केवल बड़े पैमाने पर सर्किट को संश्लेषित करता है, बल्कि यह सबसे लोकप्रिय क्वांटम कंप्यूटिंग ढांचे, किस्किट की तुलना में अधिक कुशलता से करता है। यह दावा चार कारणों से महत्वपूर्ण है: 1) गहरे सर्किट की तुलना में उथले सर्किट तेजी से निष्पादित होते हैं, 2) जब बिलिंग रनटाइम पर आधारित होती है तो तेज रनटाइम लागत में काफी बचत कर सकता है, 3) कम संचालन का मतलब है कि सुधार की आवश्यकता वाली कम त्रुटियां, और 4) क्वांटम कंप्यूटर के रूप में परिपक्व और बड़े एल्गोरिदम चला सकते हैं, छोटे सर्किट पहले उपयोगी हो जाएंगे।

प्रत्येक श्रेणी के लिए अलग क्लासीक नोटबुक जो HHL एल्गोरिथम का उपयोग करके क्लासिक प्लेटफ़ॉर्म की तुलना Qiskit से करता है। यदि हम दक्षता में अंतर देखना चाहते हैं, तो एचएचएल एल्गोरिथ्म उन अंतरों को उजागर करने के लिए काफी बड़ा है।

एचएचएल एल्गोरिदम

हैरो-हसिडिम-लॉयड एल्गोरिदम, या एचएचएल एल्गोरिदम, सबसे प्रसिद्ध शास्त्रीय एल्गोरिदम पर घातीय गति के साथ रैखिक समीकरणों की प्रणालियों को हल करने का वादा करता है। ये समीकरण विज्ञान और इंजीनियरिंग में व्यापक रूप से प्रयोज्य हैं।

समस्या यह है कि एचएचएल सर्किट, खिलौने की सबसे छोटी समस्याओं के साथ भी, अविश्वसनीय रूप से गहरे हैं। यदि आप वर्तमान क्वांटम कंप्यूटरों पर परिणामों के बजाय त्रुटियों को लौटाने वाले सर्किट को प्रदर्शित करना चाहते हैं, तो यह प्रयास करने के लिए एल्गोरिदम है। 

क्लासिक नोटबुक

हम तीन प्रमुख मैट्रिक्स देख रहे हैं: निष्ठा, सर्किट गहराई, और सीएक्स गिनती। निष्ठा यह है कि परिणाम सटीक समाधान के कितना करीब है; सर्किट के आकार के कारण, हर चीज़ की गणना शास्त्रीय तरीके से की जानी चाहिए। सर्किट की गहराई इंगित करती है कि वर्तमान क्वांटम कंप्यूटरों की सीमाओं को आगे बढ़ाने या उससे अधिक करने के लिए सभी परिचालनों को लागू करने के लिए कितने समय के चरणों की आवश्यकता है। सीएक्स गणना मल्टी-क्यूबिट ऑपरेशंस की संख्या दर्शाती है, क्योंकि ये असाधारण रूप से त्रुटि-प्रवण हैं।

क्लासिक सर्किट बहुत कम सर्किट गहराई और बहुत कम सीएक्स संचालन के साथ बेहतर निष्ठा दिखाता है। हालाँकि यह अभी भी चलाने के लिए बहुत बड़ा है, यह किस्किट के सर्किट की तुलना में उपयोगी होने के बहुत करीब है। महत्वपूर्ण रूप से, शास्त्रीय रूप से गणना की गई निष्ठा इस बात पर प्रकाश डालती है कि क्लासिक का सर्किट न केवल छोटा है, बल्कि वास्तव में, यह अभी भी इस कम आकार में चयनित समस्या को हल करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। 

प्राकृतिक संशयवाद

क्लासिक की नोटबुक पर भरोसा करने में समस्या यह है कि क्लासिक टीम न केवल अपना समाधान प्रदान करती है, बल्कि वे किस्किट का समाधान भी प्रदान करती है। वे स्पष्ट रूप से चाहते हैं कि क्लासिक प्लेटफॉर्म अच्छा दिखे, इसलिए एचएचएल के कार्यान्वयन के खिलाफ उनके दावे को सत्यापित करना महत्वपूर्ण है जो किस्किट का उपयोग करता है लेकिन जिसे क्लासिक टीम द्वारा विकसित नहीं किया गया था। 

किस्किट की नोटबुक

कार्यान्वयन ढूंढना सबसे आसान है किस्किट का एचएचएल ट्यूटोरियल, जो किस्किट टीम के कोड का उपयोग करके क्लासिक की समस्या को हल करने की अनुमति देता है। इस नोटबुक में दो दृष्टिकोण शामिल हैं, एक जो बड़े सर्किट उत्पन्न करता है लेकिन अधिक सटीक है और एक जो सटीकता का त्याग करके छोटे सर्किट उत्पन्न करता है। 

क्लासिक सर्किट न केवल सभी तीन किस्किट सर्किट से काफी छोटा है, बल्कि इसे किस्किट के नाइव और ट्रिडी सर्किट की तुलना में एक कम क्विबिट की भी आवश्यकता होती है। 

उनकी उच्च निष्ठा के कारण, क्लासिक का किस्किट कार्यान्वयन, किस्किट ट्रिडी कार्यान्वयन की तुलना में किस्किट नाइव कार्यान्वयन से बेहतर है। भले ही सीएक्स गिनती 25% अधिक है, एक कम क्वबिट का उपयोग करके सर्किट की गहराई 70% कम है। यदि आज हमारे पास त्रुटि-सुधारित क्वांटम कंप्यूटर हैं, तो इसका मतलब है कि क्लासिक का किस्किट कार्यान्वयन तेजी से चलेगा और किस्किट के स्वयं के उच्च-निष्ठा कार्यान्वयन की तुलना में कम हार्डवेयर एक्सेस लागत आएगी।

निष्कर्ष: क्लासिक होल्ड अप

कम से कम इस विशिष्ट उदाहरण के लिए, क्लासिक का दावा सही है। एचएचएल को लागू करना न केवल आसान है, बल्कि सर्किट आकार में भी पर्याप्त अंतर है। क्लासिक का सर्किट न केवल तीन किस्किट विकल्पों की तुलना में तेज़ चलेगा, आईबीएम क्वांटम के माध्यम से इसकी लागत भी कम होगी। और जैसे-जैसे क्वांटम कंप्यूटिंग हार्डवेयर में सुधार होता है, क्लासिक का कार्यान्वयन उपयोगी बनने वाले चार में से पहला होगा।

ब्रायन एन. सीगलवैक्स एक स्वतंत्र क्वांटम एल्गोरिथम डिजाइनर और एक स्वतंत्र लेखक हैं क्वांटम प्रौद्योगिकी के अंदर. उन्हें क्वांटम कंप्यूटिंग के क्षेत्र में, विशेष रूप से क्वांटम एल्गोरिदम के डिजाइन में उनके योगदान के लिए जाना जाता है। उन्होंने कई क्वांटम कंप्यूटिंग ढांचे, प्लेटफार्मों और उपयोगिताओं का मूल्यांकन किया है और अपने लेखन के माध्यम से अपनी अंतर्दृष्टि और निष्कर्ष साझा किए हैं। सीगलवैक्स एक लेखक भी हैं और उन्होंने "डंगऑन एंड क्यूबिट्स" और "चुज़ योर ओन क्वांटम एडवेंचर" जैसी किताबें लिखी हैं। वह क्वांटम कंप्यूटिंग से संबंधित विभिन्न विषयों के बारे में मीडियम पर नियमित रूप से लिखते हैं। उनके काम में क्वांटम कंप्यूटिंग के व्यावहारिक अनुप्रयोग, क्वांटम कंप्यूटिंग उत्पादों की समीक्षा और क्वांटम कंप्यूटिंग अवधारणाओं पर चर्चा शामिल है।

श्रेणियाँ:
फोटोनिक्स, क्वांटम कम्प्यूटिंग

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• स्रोत: https://www.insidequantumtechnology.com/news-archive/efficient-synthesis-of-massive-quantum-circuits-an-overview-of-the-classiq-system/