क्वांटम कंप्यूटिंग को सस्ता और अधिक महंगा बनाना-क्यू-सीटीआरएल के फायर ओपल की समीक्षा: ब्रायन सीगलवैक्स द्वारा - इनसाइड क्वांटम टेक्नोलॉजी

यह आलेख यह प्रदर्शित करने के उद्देश्य से शुरू हुआ कि Q-CTRL का उपयोग कैसे किया जाता है आग दूधिया पत्थर आवेदन क्वांटम कंप्यूटर हार्डवेयर एक्सेस पर आपका पैसा बचा सकता है। और यह ऐसा करना शुरू कर देगा. लेकिन जैसा कि प्रयोग करने की प्रवृत्ति होती है, रास्ते में एक अप्रत्याशित मोड़ का पता चला। 

नवीन समाधान खोजने के लिए Q-CTRL का फायर ओपल कैसे काम करता है इसका एक ग्राफिक। (पीसी क्यू-CTRL)

पहला: काफी पैसा बचाना

Q-CTRL प्रकाशित हो चुकी है। एक लेख शीर्षक "फायर ओपल के साथ क्वांटम गणना को कम करने की लागत 2,500X हैजिसमें वे दावा करते हैं कि फायर ओपल के QAOA सॉल्वर का उपयोग करते हुए "QAOA एल्गोरिदम के एक रन के लिए अनुमान अनुमानित $89,205 से बढ़कर केवल $32" हो गया।

तकनीकी जानकारी प्राप्त किए बिना, QAOA एक पैरामीटरयुक्त क्वांटम सर्किट का उपयोग करता है। हम मापदंडों का अनुमान लगाते हैं और फिर सर्किट चलाते हैं। परिणामों के आधार पर, हम मापदंडों को पुनरावृत्त रूप से समायोजित करते हैं और सर्किट को फिर से चलाते हैं जब तक कि हम एक स्वीकार्य समाधान सन्निकटन पर नहीं पहुंच जाते। 

यहां हम जिस चीज को लेकर चिंतित हैं वह उस सर्किट को चलाने की लागत है। हर बार जब हम उस सर्किट को चलाते हैं, तो हमें वह लागत वहन करनी पड़ती है। नतीजतन, हमारा लक्ष्य इस एल्गोरिदम को न्यूनतम संभव पुनरावृत्तियों के साथ चलाना है। ऐसा करना तेज़ और सस्ता दोनों है।

मैंने व्यक्तिगत रूप से फायर ओपल के QAOA सॉल्वर को दो अन्य QAOA सॉल्वरों के मुकाबले बेंचमार्क किया है, और इसमें कोई संदेह नहीं है कि फायर ओपल ने पुनरावृत्तियों की इस संख्या को कम कर दिया है। फायर ओपल प्रत्येक पुनरावृत्ति के परिणामों की गुणवत्ता में नाटकीय रूप से सुधार करता है ताकि आप वास्तव में एक अनुमानित समाधान पर पहुंच सकें। सच कहूँ तो, मैंने अन्य दो सॉल्वरों को छोड़ दिया। इसलिए, जबकि मैं व्यक्तिगत रूप से क्यू-सीटीआरएल के 90,000X के दावे को सत्यापित करने के लिए $ 2500 खर्च नहीं करने जा रहा हूं, मैं यह सत्यापित कर सकता हूं कि फायर ओपल अनुमानित समाधान पर पहुंचने पर सर्किट चलाना बंद कर देता है, जबकि मैं यह सत्यापित नहीं कर सकता कि अन्य सॉल्वर मिलते हैं वहाँ बिल्कुल. इस लेख के शीर्ष पर चित्रित छवि Q-CTRL से आई है और 5700X की बचत दिखाती है, लेकिन इसमें लिंक करने के लिए कोई संबद्ध लेख नहीं है।

दूसरा: असीम रूप से अधिक पैसा खर्च करना

हालाँकि, हमें वास्तव में जिस चीज़ में रुचि होनी चाहिए, वह एल्गोरिदम हैं जो दोष-सहिष्णु क्वांटम कंप्यूटिंग (एफटीक्यूसी) के लिए हैं। इन एल्गोरिदम को निष्पादित होने में इतना समय लगता है कि आज के क्वांटम कंप्यूटर केवल शोर उत्पन्न करते हैं। जबकि हम आम तौर पर परिणामों की गुणवत्ता या उसकी कमी पर ध्यान केंद्रित करते हैं, हमें रनटाइम पर भी विचार करने की आवश्यकता हो सकती है। एक मूल्य मॉडल इस पर आधारित हो सकता है कि हम प्रत्येक सर्किट को कितनी बार चलाएंगे, लेकिन यह इस पर भी आधारित हो सकता है कि यह कितनी देर तक चलता है। यदि फायर ओपल सर्किट निष्पादन की दक्षता में सुधार कर सकता है, तो इससे रनटाइम-संबंधी लागत कम हो सकती है।

मैं क्लासिक प्लेटफॉर्म का उपयोग करता हूं पायथन एसडीके विशाल सर्किट को संश्लेषित करने के लिए, जैसे कि क्वांटम चरण अनुमान (क्यूपीई) के लिए आवश्यक सर्किट। यदि हम यह देखना चाहते हैं कि फायर ओपल कितना कम महंगा है, तो हमें सबसे बड़े संभावित सर्किट चलाने की आवश्यकता होगी ताकि हम स्पष्ट प्रसार देख सकें।

मैंने आणविक हाइड्रोजन (H2) के साथ एक गिनती क्वबिट के साथ शुरुआत की। यदि आप अपरिचित हैं, तो क्यूपीई अणु का प्रतिनिधित्व करने के लिए एक रजिस्टर (डेटा क्वैबिट) और समाधान की सटीकता निर्धारित करने के लिए एक रजिस्टर (गिनती क्वैबिट) का उपयोग करके अणुओं की जमीनी स्थिति ऊर्जा की गणना करता है। आदर्श रूप से, हम H2 के लिए आठ काउंटिंग क्वैबिट का उपयोग करना चाहते हैं, लेकिन मैंने पहले ही इसका परीक्षण कर लिया है और वर्तमान हार्डवेयर इसे संभाल नहीं सकता है। H2 को केवल एक डेटा क्वबिट की आवश्यकता होती है, इसलिए इस पहले सर्किट में कुल मिलाकर केवल दो क्वबिट का उपयोग किया गया।

किस्किट और फायर ओपल दोनों ने सात सेकंड का उपयोग किया आईबीएम क्वांटम रनटाइम. हालाँकि, फायर ओपल ने स्वचालित रूप से त्रुटि शमन लागू किया, जिससे अतिरिक्त 21 सेकंड का रनटाइम खर्च हुआ। निष्पक्ष होने के लिए, मैंने Qiskit के समतुल्य, जिसे M3 कहा जाता है, लागू किया और M3 ने रनटाइम के केवल 11 अतिरिक्त सेकंड का उपयोग किया। एक काउंटिंग क्वबिट के साथ H2 के लिए, किस्किट ने वास्तव में रनटाइम तुलना में जीत हासिल की।

लेकिन फिर मैंने दो काउंटिंग क्वैबिट के साथ H2 की कोशिश की। किस्किट कार्य विफल रहा, जबकि फायर ओपल कार्य इतनी सटीकता के साथ पूरा हुआ कि आप मोटे तौर पर समाधान का अनुमान लगा सकते हैं। परिशुद्धता वहां से बहुत दूर है जहां इसकी आवश्यकता है, लेकिन यह कम से कम सही बॉलपार्क में है। 

और यहीं अप्रत्याशित मोड़ आता है। असफल किस्किट कार्य की लागत $0.00 है। क्योंकि फायर ओपल का काम पूरा हो गया है, विडंबना यह है कि आईबीएम क्वांटम प्रीमियम योजना का उपयोग करते समय यह असीम रूप से अधिक महंगा है।

इसके अलावा, फायर ओपल दो काउंटिंग क्वैबिट के साथ H2 को आगे बढ़ा सकता है। मैंने व्यक्तिगत रूप से इसे 2 काउंटिंग क्वैबिट के साथ-साथ आणविक ऑक्सीजन (O6) के साथ H2 पर धकेल दिया है - जिसके लिए 11 डेटा क्वबिट की आवश्यकता होती है - 2 काउंटिंग क्वैबिट के साथ। 2 काउंटिंग क्यूबिट के साथ O2 ने IBM क्वांटम रनटाइम के 4 मिनट 28 सेकंड का उपभोग किया, और परिणाम अभी भी आपको सही बॉलपार्क में रखता है। आगे धकेलने पर आईबीएम क्वांटम से त्रुटि संदेश मिलते हैं।

इसलिए, सबसे बड़ा क्यूपीई सर्किट जो वर्तमान हार्डवेयर पर चल सकता है, 268 डॉलर प्रति सेकंड की दर से 1.60 सेकंड के रनटाइम का उपभोग करता है, आईबीएम क्वांटम हार्डवेयर तक प्रीमियम पहुंच के साथ फायर ओपल का उपयोग करने पर $428.80 खर्च होता है, या फायर ओपल के बिना $0.00 खर्च होता है क्योंकि काम विफल हो जाएगा।

निष्कर्ष: फायर ओपल आवश्यक रूप से सस्ता नहीं है

वे कहते हैं कि "क्वांटम" सहज ज्ञान युक्त नहीं है, और यह कभी निराश नहीं करता। कम पुनरावृत्तियों को चलाकर या रनटाइम को छोटा करके कम महंगा होने के बजाय, फायर ओपल अधिक महंगा हो जाता है क्योंकि आप इसे और आगे बढ़ा सकते हैं। आप एक एल्गोरिदम चला सकते हैं जिसकी लागत अन्यथा $90,000 हो सकती है क्योंकि इसकी लागत इसके आसपास भी नहीं होगी। और आप ऐसे सर्किट चला सकते हैं जो अन्यथा विफल हो जाएंगे और लागत भी कुछ नहीं आएगी। इसलिए, फायर ओपल वास्तव में काम करने के कारण अधिक महंगा है। 

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: अतिथि लेख, फोटोनिक्स, क्वांटम कम्प्यूटिंग

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• स्रोत: https://www.insidequantumtechnology.com/news-archive/making-quantum-computing-cheaper-and-more-expensive-reviewing-q-ctrls-fire-opal-by-brian-siegelwax/