Quantum Simulator Leap-Looking di MIMIQ-Circ oleh QPerfect – Inside Quantum Technology

Beberapa tahun yang lalu, simulator komputer kuantum masih sangat terbatas. Di laptop, mungkin Anda bisa mensimulasikan sekitar 10 qubit. Melalui cloud, mungkin Anda dapat melakukan simulasi sekitar 20. Tergantung pada apa yang Anda jalankan, algoritme dengan jumlah qubit rendah ini mungkin memerlukan waktu berjam-jam untuk diproses. Faktanya, saya menemukan batas waktu proses simulator cloud 10,000 detik sementara hanya menggunakan sekitar 20 qubit. Saya menunggu 2.75 jam hanya untuk mendapatkan pesan kesalahan di akhir.

Bertahun-tahun setelahnya, komputer kuantum telah mengalami kemajuan pesat, begitu pula simulatornya. Saya belum menguji semuanya, tetapi klaim kemampuan simulasi 30-40 qubit adalah hal yang umum. Kita juga telah melihat munculnya emulator, yaitu simulator yang memiliki model kebisingan yang meniru jenis komputer kuantum tertentu, atau bahkan komputer kuantum tertentu.

Baru-baru ini, kami melihat pertumbuhan penggunaan jaringan tensor. Pemecah klasik ini mengklaim dapat mensimulasikan lebih dari 100 qubit. Sekarang, ini dia QSempurna, yang mengklaim milik mereka MIMIQ-Lingkaran keluarga simulator dapat menangani ratusan qubit, mungkin hingga beberapa ribu qubit. Saya diberi akses sebentar, dan saya menggunakan waktu ini untuk menguji klaim mereka.

MIMIQ-Circ, oleh QPerfect

Tantangan dalam simulasi komputer kuantum klasik adalah bahwa setiap qubit terjerat yang kita tambahkan menggandakan jumlah memori yang kita perlukan untuk mewakili sistem kuantum. Salah satu cara untuk mengurangi kebutuhan memori secara keseluruhan adalah dengan tidak mendeskripsikan sistem secara lengkap. Kebutuhan memori masih bertambah secara eksponensial, namun jumlah yang lebih kecil meningkat dua kali lipat. Cara lain untuk mensimulasikan lebih banyak qubit adalah dengan membatasi operasi yang dapat diimplementasikan, seperti halnya simulator Clifford, yang dapat mensimulasikan beberapa ribu qubit. 

MIMIQ-Circ mengikuti pendekatan pertama, menggunakan ruang keadaan parsial dengan serangkaian operasi lengkap. Jumlah qubitnya tidak setinggi simulator Clifford, namun jauh lebih tinggi dibandingkan simulator lainnya. 

MIMIQ-Circ sebenarnya adalah keluarga kecil simulator: simulator statevector dan simulator MPS.

Simulasi Statevector

Selama masa uji coba saat ini, QPerfect membatasi simulator statevectornya menjadi hanya 32 qubit dan batas pengambilan 216. Itu tidak benar-benar mengembalikan vektor keadaan, yang mewakili keadaan qubit sebelum pengukuran, tapi itu sedang dalam proses dan ada cara untuk mendapatkannya sementara itu. Untuk saat ini, ia mengembalikan pengambilan sampel sebagai jumlah, seolah-olah Anda menggunakan simulator QASM. 

Yang menarik adalah saya membandingkan instalasi simulator lokal dengan simulator MIMIQ-Circ yang dihosting di cloud. Hal ini menempatkan MIMIQ-Circ pada posisi yang sangat dirugikan karena data harus berpindah-pindah melalui Internet. 

Saya menguji simulator terhadap sirkuit QPE dan HHL, yang merupakan beberapa sirkuit kuantum terdalam yang akan Anda temukan. Pada skala terkecil, implementasi lokal lebih cepat. Namun seiring saya meningkatkan jumlah qubit, MIMIQ-Circ menjadi lebih cepat bahkan dengan masalah Internet. 

Untuk menunjukkan seberapa cepat hal ini terjadi pada QPE, saya menggunakan molekul hidrogen, yang merupakan molekul terkecil yang dapat kita gunakan. Untuk membuat perhitungan yang tepat, kita membutuhkan total sembilan qubit. Dan dengan total sembilan qubit, MIMIQ-Circ melalui cloud sudah lebih cepat dibandingkan simulator lokal. Dengan HHL, MIMIQ-Circ mengikat simulator lokal pada 15 qubit dan melampauinya pada 16 qubit.

MIMIQ-Circ cukup efisien bahkan dengan latensi jaringan ia melampaui simulator lokal. Yang penting, hasil MIMIQ-Cirq secara kualitatif sesuai dengan simulator lokal, sehingga membangun keyakinan bahwa simulator tersebut benar-benar berfungsi.

Simulasi MPS

Ini adalah simulator jaringan tensor yang seharusnya dapat mensimulasikan ratusan qubit. Tapi Anda tidak bisa melakukan itu di tempat lain, jadi saya tidak punya sirkuit kuantum sebesar itu yang tergeletak begitu saja. Untungnya, mudah untuk membangun sirkuit besar menggunakan subrutin yang disebut Tes SWAP. Jadi, saya membuat sirkuit besar, menjalankannya, memperbesarnya, dan menjalankannya lagi hingga MIMIQ-Circ akhirnya rusak.

MIMIQ-Circ memproses sirkuit 1401-qubit hanya dalam waktu kurang dari 6 menit. 

Di suatu tempat antara 1401 dan 1421 qubit dengan antara 700 dan 710 gerbang SWAP terkontrol, MIMIQ-Circ akhirnya mulai mengembalikan kesalahan runtime. Itu hampir 1400 qubit lebih banyak dari rata-rata yang dapat ditangani oleh simulator komputer kuantum Anda.

Yang penting, pada skala kecil, hasil MIMIQ-Circ secara kualitatif sesuai dengan simulator lokal. Sayangnya, simulator lain tidak berkembang terlalu jauh. Namun, Tes SWAP mudah untuk diverifikasi, dan MIMIQ-Circ tampaknya bertahan jauh lebih baik pada skala besar dibandingkan simulator lain pada skala kecil.

Simulasi Lokal vs Latensi Jaringan

Untuk mengatasi masalah latensi jaringan, yaitu saat Anda harus mengirim data bolak-balik melalui Internet, QPerfect mengatakan mereka sedang mengerjakan pekerjaan batch, dukungan algoritma variasional, dan simulator statevector 20-qubit lokal. Dari apa yang saya lihat, simulator lokal seharusnya mengungguli alternatif lokal lainnya. Sebagai bonusnya, Anda tidak perlu mengirim data Anda melalui Internet, yang tidak semua orang ingin melakukannya. 

Kesimpulan

MIMIQ-Circ seharusnya mampu mensimulasikan setiap sirkuit kuantum yang mungkin dapat kita jalankan di setiap komputer kuantum yang ada saat ini, termasuk dua 1000+ prosesor yang tidak tersedia untuk umum. Faktanya, MIMIQ-Circ memiliki dua keunggulan utama dibandingkan prosesor ini:

1. Tidak ada suara. Dengan tidak adanya koreksi kesalahan kuantum, yang tidak kami miliki dalam produksi, MIMIQ-Circ seharusnya secara kualitatif lebih baik daripada prosesor 1000+.
2. MIMIQ-Circ memiliki konektivitas qubit menyeluruh. Meskipun salah satu dari 1000+ prosesor memiliki potensi konektivitas menyeluruh, hal ini belum dikonfirmasi, dan yang lainnya pasti tidak.

Meskipun saya berfokus pada pengujian stres MIMIQ-Circ, penting untuk menegaskan kembali bahwa hasilnya secara kualitatif sesuai dengan hasil simulator lokal. Pada skala terkecil di mana simulator lain dapat beroperasi, mudah untuk memastikan bahwa MIMIQ-Circ berfungsi. Dan dalam skala besar, hasil Tes SWAP cukup menjanjikan. MIMIQ-Circ tampaknya cepat, akurat, dan memiliki keunggulan tersendiri.

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:
komputasi kuantum, penelitian, perangkat lunak

Tags:
Brian Siegelwax, MIMIQ-Lingkaran, QSempurna

• 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/quantum-simulator-leap-looking-at-mimiq-circ-by-qperfect/