Sintesis Efisien Sirkuit Kuantum Masif-Gambaran Umum Sistem Classiq – Di Dalam Teknologi Kuantum

Platform Classiq menawarkan cara sederhana untuk mensintesis sirkuit kuantum besar untuk algoritma yang kompleks. Faktanya, Anda dapat dengan cepat dan mudah mensintesis sirkuit yang sangat besar sehingga komputer kuantum target Anda akan menghasilkan kesalahan. Bahkan mungkin tidak menghasilkan “kebisingan” dari sirkuit yang berjalan begitu dalam, namun kesalahan menunjukkan bahwa sirkuit ini tidak dapat berjalan sama sekali.

Masalahnya memiliki tiga tingkatan. Bahkan dengan sirkuit kuantum kecil, setiap operasi menimbulkan kemungkinan kesalahan. Ketika kesalahan menumpuk, hasilnya dengan cepat menjadi tidak berguna. Ketika sirkuit semakin besar, Anda berisiko mencapai batas berapa lama informasi kuantum dapat dipertahankan, yang berarti suatu algoritma tidak punya waktu untuk menyelesaikannya. Bayangkan ingin menonton video YouTube berdurasi 20 menit dengan daya tahan baterai hanya 5 menit; kamu tidak bisa melakukannya. Anda tidak dapat menyambungkan komputer kuantum, Anda juga tidak dapat mengisi ulang dan melanjutkan; Anda tidak bisa menjalankan seluruh algoritme tepat waktu. Dan ketika sirkuit menjadi sangat besar, sering kali ada pesan kesalahan yang menunjukkan bahwa sistem kontrol bahkan tidak mencoba menjalankan algoritma.

Tim Classiq sekarang tampaknya menyarankan bahwa platform tersebut tidak hanya mensintesis sirkuit besar, tetapi juga melakukannya dengan lebih efisien daripada Qiskit, kerangka komputasi kuantum paling populer. Pernyataan ini penting karena empat alasan: 1) sirkuit yang lebih dangkal mengeksekusi lebih cepat daripada sirkuit yang lebih dalam, 2) runtime yang lebih cepat dapat menghemat biaya secara signifikan ketika penagihan didasarkan pada runtime, 3) lebih sedikit operasi berarti lebih sedikit kesalahan yang memerlukan koreksi, dan 4) sebagai komputer kuantum matang dan dapat menjalankan algoritma yang lebih besar, sirkuit yang lebih kecil akan berguna terlebih dahulu.

Ada Klasik buku catatan yang membandingkan Platform Classiq dengan Qiskit menggunakan algoritma HHL. Jika kita ingin melihat perbedaan efisiensi, algoritma HHL cukup besar untuk menyoroti perbedaan tersebut.

Algoritma HHL

Algoritme Harrow–Hassidim–Lloyd, atau algoritma HHL, menjanjikan penyelesaian sistem persamaan linier dengan kecepatan eksponensial dibandingkan algoritma klasik paling terkenal. Persamaan ini dapat diterapkan secara luas dalam sains dan teknik.

Masalahnya adalah sirkuit HHL, bahkan dengan masalah mainan terkecil sekalipun, sangatlah dalam. Jika Anda ingin mendemonstrasikan sirkuit yang mengembalikan kesalahan alih-alih hasil pada komputer kuantum saat ini, ini adalah algoritma untuk mencobanya. 

Buku Catatan Classiq

Kami melihat tiga metrik utama: fidelitas, kedalaman sirkuit, dan jumlah CX. Fidelity adalah seberapa dekat hasilnya dengan solusi yang tepat; karena besarnya rangkaian, semuanya harus dihitung secara klasik. Kedalaman sirkuit menunjukkan berapa banyak langkah waktu yang diperlukan untuk mengimplementasikan semua operasi, mendorong atau melampaui batas komputer kuantum saat ini. Jumlah CX menunjukkan jumlah operasi multi-qubit, karena operasi ini sangat rawan kesalahan.

Sirkuit Classiq menunjukkan fidelitas yang lebih baik dengan kedalaman sirkuit yang jauh lebih sedikit dan operasi CX yang jauh lebih sedikit. Meskipun masih terlalu besar untuk dijalankan, sirkuit ini lebih berguna daripada sirkuit Qiskit. Yang penting, perhitungan fidelitas klasik menyoroti bahwa sirkuit Classiq tidak hanya lebih kecil, namun pada kenyataannya, masih dirancang untuk memecahkan masalah yang dipilih pada ukuran yang diperkecil ini. 

Skeptisisme Alami

Masalah dalam mempercayai buku catatan Classiq adalah tim Classiq tidak hanya memberikan solusinya sendiri, tetapi mereka juga memberikan solusi Qiskit. Mereka jelas ingin Platform Classiq terlihat bagus, jadi penting untuk memverifikasi klaim mereka terhadap implementasi HHL yang menggunakan Qiskit tetapi tidak dikembangkan oleh tim Classiq. 

Buku Catatan Qiskit

Implementasi yang paling mudah ditemukan adalah Tutorial HHL Qiskit, yang memungkinkan masalah Classiq diselesaikan menggunakan kode tim Qiskit. Notebook ini mencakup dua pendekatan, satu yang menghasilkan sirkuit yang lebih besar namun lebih akurat dan satu lagi yang menghasilkan sirkuit yang lebih kecil dengan mengorbankan akurasi. 

Sirkuit Classiq tidak hanya jauh lebih kecil dibandingkan ketiga sirkuit Qiskit, tetapi juga memerlukan satu qubit lebih sedikit dibandingkan sirkuit Naif dan Tridi Qiskit. 

Karena fidelitasnya yang tinggi, implementasi Qiskit Classiq lebih baik dibandingkan dengan implementasi Qiskit Naive dibandingkan dengan implementasi Qiskit Tridi. Meskipun jumlah CX 25% lebih tinggi, kedalaman sirkuit 70% lebih rendah jika menggunakan satu qubit lebih sedikit. Jika saat ini kita memiliki komputer kuantum yang memiliki koreksi kesalahan, ini berarti implementasi Qiskit Classiq akan berjalan lebih cepat dan memerlukan biaya akses perangkat keras yang lebih rendah dibandingkan implementasi Qiskit dengan ketelitian tinggi.

Kesimpulan: Classiq Bertahan

Setidaknya untuk contoh khusus ini, klaim Classiq berlaku. HHL tidak hanya mudah diimplementasikan, namun perbedaan ukuran sirkuitnya juga besar. Sirkuit Classiq tidak hanya akan berjalan lebih cepat dari tiga alternatif Qiskit, tetapi juga lebih murah melalui IBM Quantum. Dan seiring dengan peningkatan perangkat keras komputasi kuantum, implementasi Classiq akan menjadi yang pertama dari empat implementasi yang berguna.

Brian N. Siegelwax adalah Perancang Algoritma Kuantum independen dan penulis lepas untuk Di dalam Teknologi Kuantum. Ia dikenal atas kontribusinya pada bidang komputasi kuantum, khususnya dalam desain algoritma kuantum. Dia telah mengevaluasi berbagai kerangka kerja, platform, dan utilitas komputasi kuantum dan telah berbagi wawasan dan temuannya melalui tulisannya. Siegelwax juga seorang penulis dan telah menulis buku seperti “Dungeons & Qubits” dan “Choose Your Own Quantum Adventure”. Dia rutin menulis di Medium tentang berbagai topik terkait komputasi kuantum. Karyanya meliputi aplikasi praktis komputasi kuantum, review produk komputasi kuantum, dan diskusi tentang konsep komputasi kuantum.

Kategori:
Photonics, komputasi kuantum

Tags:
Brian Siegelwax, Klasik, Qikit, qubit

• Konten Bertenaga SEO & Distribusi PR. Dapatkan Amplifikasi Hari Ini.
• PlatoData.Jaringan Vertikal Generatif Ai. Berdayakan Diri Anda. Akses Di Sini.
• PlatoAiStream. Intelijen Web3. Pengetahuan Diperkuat. Akses Di Sini.
• PlatoESG. Karbon, teknologi bersih, energi, Lingkungan Hidup, Tenaga surya, Penanganan limbah. Akses Di Sini.
• PlatoHealth. Kecerdasan Uji Coba Biotek dan Klinis. Akses Di Sini.
• Sumber: https://www.insidequantumtechnology.com/news-archive/efficient-synthesis-of-massive-quantum-circuits-an-overview-of-the-classiq-system/