סינתזה יעילה של מעגלים קוונטיים מסיביים - סקירה כללית של מערכת Classiq - בתוך טכנולוגיית קוונטים

פלטפורמת Classiq מציעה דרכים פשוטות לסנתז מעגלים קוונטיים מסיביים עבור אלגוריתמים מורכבים. למעשה, אתה יכול לסנתז במהירות ובקלות מעגלים כה מסיביים שמחשב היעד הקוונטי שלך יחזיר שגיאה. ייתכן שהוא אפילו לא יחזיר "רעש" מהפעלת מעגלים כה עמוקים, אך שגיאות מצביעות על כך שמעגלים אלה אינם יכולים לפעול כלל.

לבעיה יש שלושה שכבות. אפילו עם מעגלים קוונטיים קטנים, כל פעולה מציגה סיכוי לטעות. ככל שגיאות מצטברות, התוצאות הופכות במהירות חסרות תועלת. ככל שהמעגלים הולכים וגדלים, אתה מסתכן בהגעה לגבולות של כמה זמן ניתן לשמור מידע קוונטי, מה שאומר שלאלגוריתם אין זמן להשלים. תארו לעצמכם שאתם רוצים לצפות בסרטון YouTube בן 20 דקות עם חיי סוללה של 5 דקות בלבד; אתה לא יכול לעשות את זה. אי אפשר לחבר את המחשב הקוונטי, וגם לא להטעין ולהמשיך; אתה פשוט לא יכול להפעיל את כל האלגוריתם בזמן. וכשהמעגלים נעשים ממש מסיביים, לעתים קרובות מופיעה הודעת שגיאה כאמור, המציינת שמערכת הבקרה אפילו לא תנסה להפעיל את האלגוריתם.

נראה שצוות Classiq מציע כעת שהפלטפורמה לא רק מסנתזת מעגלים מסיביים, אלא שהיא עושה זאת בצורה יעילה יותר מ-Qiskit, מסגרת המחשוב הקוונטי הפופולרית ביותר. קביעה זו חשובה מארבע סיבות: 1) מעגלים רדודים יותר פועלים מהר יותר ממעגלים עמוקים יותר, 2) זמני ריצה מהירים יותר יכולים לחסוך משמעותית בעלויות כאשר החיוב מבוסס על זמן ריצה, 3) פחות פעולות אומרות פחות שגיאות הדורשות תיקון, ו-4) כמחשבי קוונטים בשל ויכול להפעיל אלגוריתמים גדולים יותר, המעגלים הקטנים יותר יהפכו תחילה לשימושיים.

יש קלאסיק מחברה המשווה את פלטפורמת Classiq ל-Qiskit באמצעות אלגוריתם HHL. אם אנחנו רוצים לראות הבדלים ביעילות, אלגוריתם HHL הוא מסיבי מספיק כדי להדגיש את ההבדלים האלה.

אלגוריתם HHL

האלגוריתם של הארו-חסידים-לויד, או אלגוריתם HHL, מבטיח לפתור מערכות של משוואות ליניאריות עם מהירות אקספוננציאלית על פני האלגוריתמים הקלאסיים הידועים ביותר. משוואות אלו נהנות מיישום נרחב במדעים ובהנדסה.

הבעיה היא שמעגלי HHL, אפילו עם בעיות הצעצועים הקטנות ביותר, הם עמוקים להפליא. אם אתה רוצה להדגים מעגלים שמחזירים שגיאות במקום תוצאות במחשבי קוונטים נוכחיים, זה האלגוריתם לנסות את זה. 

מחברת Classiq

אנו בוחנים את שלושת מדדי המפתח: נאמנות, עומק מעגל וספירת CX. נאמנות היא עד כמה קרובה התוצאה לפתרון מדויק; בגלל גודל המעגלים, הכל צריך להיות מחושב באופן קלאסי. עומק המעגל מציין כמה שלבי זמן נדרשים כדי ליישם את כל הפעולות, לדחוף או לחרוג מהגבולות של מחשבים קוונטיים נוכחיים. ספירת CX מציינת את מספר הפעולות מרובות קיוביטים, שכן אלו נוטות לשגיאות בצורה יוצאת דופן.

מעגל ה-Classiq מראה נאמנות טובה יותר עם הרבה פחות עומק מעגל והרבה פחות פעולות CX. למרות שהוא עדיין מסיבי מדי להפעלה, הוא הרבה יותר קרוב להיות שימושי מהמעגל של Qiskit. חשוב לציין, הנאמנות המחושבת קלאסית מדגישה שהמעגל של Classiq לא רק קטן יותר, אלא שהוא, למעשה, עדיין מתוכנן לפתור את הבעיה שנבחרה בגודל מצומצם זה. 

ספקנות טבעית

הבעיה עם אמון במחברת של Classiq, היא שצוות Classiq לא רק מספק פתרון משלו, אלא הם גם מספקים את הפתרון של Qiskit. ברור שהם רוצים שפלטפורמת Classiq תיראה טוב, אז חשוב לאמת את הטענה שלהם נגד יישום של HHL שמשתמש ב-Qiskit אך לא פותח על ידי צוות Classiq. 

מחברת Qiskit

הכי קל למצוא את היישום הוא הדרכה HHL של Qiskit, המאפשר לפתור את הבעיה של Classiq באמצעות הקוד של צוות Qiskit. מחברת זו כוללת שתי גישות, אחת המייצרת מעגלים גדולים יותר אך מדויקת יותר ואחת המייצרת מעגלים קטנים יותר על ידי הקרבת דיוק. 

לא רק שמעגל ה-Classiq קטן משמעותית מכל שלושת המעגלים של Qiskit, אלא שהוא גם דורש קיוביט אחד פחות מהמעגלים הנאיביים והטרידיים של Qiskit. 

בשל האמינות הגבוהה שלהם, יישום Qiskit של Classiq טוב יותר בהשוואה למימוש Qiskit Naive מאשר יישום Qiskit Tridi. למרות שספירת ה-CX גבוהה ב-25%, עומק המעגל נמוך ב-70% תוך שימוש בקיוביט אחד פחות. אם היו לנו מחשבים קוונטיים מתוקנים היום, זה אומר שהטמעת Qiskit של Classiq הייתה פועלת מהר יותר וגוררת עלויות גישה נמוכות יותר לחומרה מהטמעת הנאמנות הגבוהה של Qiskit עצמה.

מסקנה: Classiq מחזיק מעמד

לפחות במקרה הספציפי הזה, הטענה של Classiq עומדת. לא רק שקל ליישם את HHL, אלא שההבדל בגודל המעגל הוא משמעותי. המעגל של Classiq לא רק יפעל מהר יותר משלוש חלופות Qiskit, הוא יעלה פחות דרך IBM Quantum. וככל שחומרת המחשוב הקוונטי משתפרת, ההטמעה של Classiq תהיה הראשונה מבין הארבעה כאן שתהפוך לשימושית.

בריאן נ' סיגלוקס הוא מעצב אלגוריתמים קוונטי עצמאי וכותב עצמאי עבור בתוך טכנולוגיה קוונטית. הוא ידוע בתרומתו לתחום המחשוב הקוונטי, במיוחד בעיצוב אלגוריתמים קוונטיים. הוא העריך מסגרות, פלטפורמות וכלי שירות רבים של מחשוב קוונטי ושיתף את התובנות והממצאים שלו באמצעות כתביו. סיגלוקס היא גם סופרת וכתבה ספרים כמו "מבוכים וקובייטים" ו"בחר את ההרפתקה הקוונטית שלך". הוא כותב בקביעות ב-Medium על נושאים שונים הקשורים למחשוב קוונטי. עבודתו כוללת יישומים מעשיים של מחשוב קוונטי, סקירות של מוצרי מחשוב קוונטי ודיונים על מושגי מחשוב קוונטי.

קטגוריות:
פוטוניקס, מחשוב קוונטי

תגיות:
בריאן סיגלוקס, קלאסיק, קיסקיט, קווביטים

• הפצת תוכן ויחסי ציבור מופעל על ידי SEO. קבל הגברה היום.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. העצים את עצמך. גישה כאן.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. הידע מוגבר. גישה כאן.
• PlatoESG. פחמן, קלינטק, אנרגיה, סביבה, שמש, ניהול פסולת. גישה כאן.
• PlatoHealth. מודיעין ביוטכנולוגיה וניסויים קליניים. גישה כאן.
• מקור: https://www.insidequantumtechnology.com/news-archive/efficient-synthesis-of-massive-quantum-circuits-an-overview-of-the-classiq-system/