Quantum Simulator Leap - Looking at MIMIQ-Circ by QPerfect – Inside Quantum Technology

Néhány évvel ezelőtt a kvantumszámítógépes szimulátorok meglehetősen korlátozottak voltak. Egy laptopon talán körülbelül 10 qubitet szimulálhat. A felhőn keresztül talán körülbelül 20-at szimulálhat. Attól függően, hogy mit futtat, az ilyen alacsony qubit-számú algoritmusok feldolgozása órákig tarthat. Valójában felfedeztem egy felhőszimulátor 10,000 20 másodperces futási korlátját, miközben csak körülbelül 2.75 qubitet használtam. XNUMX órát vártam, hogy a végén hibaüzenetet kapjak.

Az azóta eltelt években a kvantumszámítógépek nagymértékben fejlődtek, de a szimulátoraik is. Nem teszteltem mindegyiket, de gyakran találkozunk 30-40 qubites szimulációs képességekkel. Láthattuk az emulátorok térnyerését is, ezek olyan szimulátorok, amelyek zajmodelljei bizonyos típusú kvantumszámítógépeket, vagy akár meghatározott kvantumszámítógépeket utánoznak.

Az utóbbi időben növekedést tapasztaltunk a tenzorhálózatok használatában. Ezek a klasszikus megoldók azt állíthatják, hogy több mint 100 qubitet szimulálnak. Na, itt jön QPerfect, amely azt állítja, hogy MIMIQ-Circ család A szimulátorok sok száz qubitet, esetleg néhány ezer qubitet is képesek kezelni. Rövid időre hozzáférést kaptam, és ezt az időt arra használtam, hogy teszteljem az állításaikat.

MIMIQ-Circ, a QPerfecttől

A kvantumszámítógépek klasszikus szimulációjának kihívása az, hogy minden egyes hozzáadott kusza qubit megduplázza a kvantumrendszer reprezentálásához szükséges memória mennyiségét. Az általános memóriaigény csökkentésének egyik módja, ha nem írjuk le teljesen a rendszert. A memóriaigény továbbra is exponenciálisan növekszik, de a kisebb számokat megduplázzák. A több qubit szimulációjának másik módja a megvalósítható műveletek korlátozása, mint ahogy ez a Clifford szimulátor esetében is történik, amely több ezer qubit szimulálására képes. 

A MIMIQ-Circ az első megközelítést követi, részleges állapotteret használ a műveletek teljes készletével. A qubit-szám nem olyan magas, mint egy Clifford szimulátoré, de sokkal magasabb, mint más szimulátorokban. 

A MIMIQ-Circ valójában egy kis szimulátorcsalád: egy állapotvektor-szimulátor és egy MPS-szimulátor.

Állapotvektor szimuláció

A jelenlegi próbaidőszak alatt a QPerfect csak 32 qubitre korlátozza állapotvektor szimulátorát és 2 lövéskorlátot.16. Valójában nem adja vissza az állapotvektort, amely a qubitek mérés előtti állapotát reprezentálja, de ez folyamatban van, és van mód arra, hogy közben megkapjuk. Egyelőre mintavételezést ad vissza, mintha egy QASM szimulátort használna. 

Az érdekes az, hogy a szimulátorok helyi telepítéseit összehasonlítottam egy felhőalapú MIMIQ-Circ szimulátorral. Ez egyértelműen hátrányos helyzetbe hozta a MIMIQ-Circ-et, mivel az adatoknak az interneten keresztül kellett körbejárniuk. 

Teszteltem a szimulátorokat QPE és HHL áramkörökkel szemben, amelyek a legmélyebb kvantumáramkörök közé tartoznak. A legkisebb léptékben a helyi megvalósítások gyorsabbak voltak. De ahogy növeltem a qubit-számot, a MIMIQ-Circ még az internetproblémával is gyorsabb lett. 

Hogy megmutassam, milyen gyorsan történik ez a QPE-vel, molekuláris hidrogént használtam, amely a lehető legkisebb molekula, amelyet felhasználhatunk. A pontos számításhoz összesen kilenc qubitre van szükségünk. És összesen kilenc qubittel a MIMIQ-Circ a felhő felett már gyorsabb volt, mint a helyi szimulátorok. A HHL-lel a MIMIQ-Circ egy helyi szimulátort 15 qubittel kötött le, és 16 qubittel felülmúlta azt.

A MIMIQ-Circ elég hatékony ahhoz, hogy még hálózati késleltetés mellett is megelőzze a helyi szimulátorokat. Fontos, hogy a MIMIQ-Cirq eredményei minőségileg egyeznek a helyi szimulátorokkal, és megbizonyosodnak arról, hogy valóban működik.

MPS szimuláció

Ez a tenzorhálózati szimulátor, amely állítólag több száz qubitet képes szimulálni. De ezt sehol máshol nem tudod megtenni, szóval nincsenek akkora kvantumáramkörök, amelyek csak úgy hevernek. Szerencsére könnyű masszív áramkört építeni a SWAP teszt nevű szubrutin segítségével. Tehát építettem egy nagy áramkört, lefuttattam, felnagyítottam, és újra futottam, amíg a MIMIQ-Circ végül elromlott.

A MIMIQ-Circ alig 1401 perc alatt dolgozott fel egy 6 qubites áramkört. 

Valahol 1401 és 1421 qubit között, valahol 700 és 710 vezérelt SWAP kapuval, a MIMIQ-Circ végre futásidejű hibákat kezd visszaadni. Ez majdnem 1400 qubittel több, mint amennyit egy átlagos kvantumszámítógépes szimulátor képes kezelni.

Fontos, hogy kis léptékben a MIMIQ-Circ eredményei minőségileg megegyeznek a helyi szimulátorokkal. Sajnos más szimulátorok nem lépnek túl messzire. A SWAP tesztet azonban könnyű ellenőrizni, és úgy tűnik, hogy a MIMIQ-Circ sokkal jobban bírja a nagy méreteket, mint a többi szimulátor kis léptékben.

Helyi szimuláció vs hálózati késleltetés

A hálózati késleltetési probléma megoldása érdekében, amikor az adatokat oda-vissza kell küldeni az interneten keresztül, a QPerfect azt mondta, hogy kötegelt feladatokon, variációs algoritmusok támogatásán és egy helyi 20 qubit állapotvektor-szimulátoron dolgoznak. Amit láttam, egy helyi szimulátornak kényelmesen felül kell múlnia a többi helyi alternatívát. Bónuszként nem kell adatait az interneten keresztül küldenie, amit egyébként sem mindenki szeretne. 

Következtetés

A MIMIQ-Circ-nek képesnek kell lennie minden olyan kvantumáramkör szimulálására, amelyet minden ma létező kvantumszámítógépen futtathatunk, beleértve azt a két több mint 1000 processzort is, amelyek nem nyilvánosak. Valójában a MIMIQ-Circ két fő előnnyel rendelkezik ezekkel a processzorokkal szemben:

1. Nincs zaj. A kvantumhiba-javítás hiányában, ami a termelésben nincs, a MIMIQ-Circnek minőségileg jobbnak kell lennie, mint az 1000+ processzor.
2. A MIMIQ-Circ teljes körű qubit-kapcsolattal rendelkezik. Bár az 1000+ processzor egyike rendelkezik a teljes csatlakozás lehetőségével, ezt nem erősítették meg, a másikban pedig határozottan nem.

Bár a MIMIQ-Circ stressztesztjére összpontosítottam, fontos megismételni, hogy az eredményei minőségileg megegyeztek a helyi szimulátorok eredményeivel. A legkisebb mérlegeknél, ahol más szimulátorok működhetnek, könnyen ellenőrizhető, hogy a MIMIQ-Circ működik. Nagy léptékben pedig a SWAP teszt eredményei ígéretesek. A MIMIQ-Circ gyorsnak, pontosnak és a saját bajnokságának tűnik.

Brian N. Siegelwax egy független Quantum Algorithm Designer és egy szabadúszó író Belül kvantumtechnológia. Ismert a kvantumszámítástechnika területén végzett munkáiról, különösen a kvantum algoritmusok tervezésében. Számos kvantumszámítási keretrendszert, platformot és segédprogramot értékelt, és írásaiban megosztotta meglátásait és megállapításait. Siegelwax szintén szerző, és olyan könyveket írt, mint a „Dungeons & Qubits” és a „Choose Your Own Quantum Adventure”. Rendszeresen ír a Médiumon a kvantumszámítással kapcsolatos különféle témákról. Munkája magában foglalja a kvantumszámítás gyakorlati alkalmazásait, a kvantumszámítástechnikai termékek áttekintését, valamint a kvantumszámítási koncepciókról szóló vitákat.

Kategóriák:
kvantumszámítás, kutatás, szoftver

Címkék:
Brian Siegelwax, MIMIQ-Circ, QPerfect

• SEO által támogatott tartalom és PR terjesztés. Erősödjön még ma.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Erősítse meg magát. Hozzáférés itt.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Felerősített tudás. Hozzáférés itt.
• PlatoESG. Carbon, CleanTech, Energia, Környezet, Nap, Hulladékgazdálkodás. Hozzáférés itt.
• PlatoHealth. Biotechnológiai és klinikai vizsgálatok intelligencia. Hozzáférés itt.
• Forrás: https://www.insidequantumtechnology.com/news-archive/quantum-simulator-leap-looking-at-mimiq-circ-by-qperfect/