הפיכת המחשוב הקוונטי לזול ויקר יותר - סקירת אופל האש של Q-CTRL: מאת בריאן סיגלווקס - טכנולוגיית הקוונטים הפנימית

מאמר זה התחיל בכוונה להדגים כיצד משתמשים ב-Q-CTRL אש אופל יישום יכול לחסוך לך כסף על גישה לחומרת מחשב קוונטית. וזה יתחיל לעשות את זה. אבל כפי שניסויים נוטים לעשות, התגלה טוויסט בלתי צפוי לאורך הדרך. 

גרפיקה של האופן שבו פועלת Fire Opal של Q-CTRL כדי למצוא פתרונות חדשניים. (PC Q-CTRL)

ראשית: חיסכון ניכר של כסף

Q-CTRL פרסם מאמר שכותרתו "הפחתת עלויות המחשוב הקוונטי פי 2,500 עם Fire Opal" שבו הם טוענים "ההערכות עברו מ-$89,205 חזוי עבור הפעלה בודדת של אלגוריתם QAOA ל-$32 בלבד" באמצעות פותר ה-QAOA של Fire Opal.

מבלי להיות טכני, QAOA משתמש במעגל קוונטי בעל פרמטרים. אנו מנחשים את הפרמטרים ואז מפעילים את המעגל. בהתבסס על התוצאות, אנו מתאימים באופן איטרטיבי את הפרמטרים ומפעילים מחדש את המעגל עד שנגיע לקירוב פתרון מקובל. 

מה שמעניין אותנו כאן הוא העלות של הפעלת המעגל הזה. בכל פעם שאנחנו מפעילים את המעגל הזה, אנחנו לוקחים את העלות הזו. כתוצאה מכך, המטרה שלנו היא להפעיל את האלגוריתם הזה עם כמה שפחות איטרציות. לעשות זאת הוא גם מהיר יותר וגם זול יותר.

אני אישית מדדתי את פותר ה-QAOA של Fire Opal מול שני פותרי QAOA אחרים, ואין ספק ש-Fire Opal הפחית את מספר האיטרציות הזה. Fire Opal משפר באופן דרמטי את איכות התוצאות של כל איטרציה, כך שבאמת מגיעים לפתרון משוער. למען האמת, ויתרתי על שני הפותרים האחרים. אז, למרות שאני אישית לא מתכוון להוציא $90,000 רק כדי לאמת את הטענה של Q-CTRL של 2500X, אני יכול לוודא ש-Fire Opal מפסיקה להפעיל מעגלים כשהיא מגיעה לפתרון משוער, בעוד שאני לא יכול לוודא שהפותרים האחרים מקבלים שם בכלל. התמונה המופיעה בחלק העליון של מאמר זה הגיעה מ-Q-CTRL ומציגה חיסכון של 5700X, אך אין לה מאמר משויך לקשר אליו.

שנית: להוציא הרבה יותר כסף

עם זאת, מה שאנחנו באמת צריכים להתעניין בו הם אלגוריתמים המיועדים למחשוב קוונטי סובלני לתקלות (FTQC). ביצוע האלגוריתמים הללו לוקח כל כך הרבה זמן עד שהמחשבים הקוונטים של היום מחזירים רעש צרוף. בעוד שבדרך כלל אנו מתמקדים באיכות התוצאות או בהיעדרן, ייתכן שנצטרך לשקול גם זמן ריצה. מודל מחיר עשוי להתבסס על מספר הפעמים שנפעיל כל מעגל, אך הוא עשוי להתבסס גם על משך הזמן שהוא פועל. אם Fire Opal יכולה לשפר את היעילות של ביצוע מעגלים, זה עשוי להתורגם לעלויות נמוכות יותר הקשורות בזמן ריצה.

אני משתמש בפלטפורמת Classiq פיתון SDK לסנתז מעגלים ענקיים, כגון אלה הנדרשים להערכת פאזה קוונטית (QPE). אם אנחנו רוצים לראות כמה זול Fire Opal, נצטרך להפעיל את המעגלים הגדולים ביותר האפשריים כדי שנוכל לראות התפשטות ברורה.

התחלתי עם מימן מולקולרי (H2) עם קיוביט ספירה אחד. אם אינכם מכירים, QPE מחשב את אנרגיית מצב הקרקע של מולקולות באמצעות אוגר אחד (קיוביטים נתונים) כדי לייצג את המולקולה ואוגר אחד (ספירת קיוביטים) כדי לקבוע את דיוק הפתרון. באופן אידיאלי, אנחנו רוצים להשתמש בשמונה קיוביטים ספירה עבור H2, אבל כבר בדקתי את זה והחומרה הנוכחית לא יכולה להתמודד עם זה. H2 דורש רק קיוביט נתונים אחד, כך שהמעגל הראשון הזה השתמש רק בשני קיוביטים בסך הכל.

גם Qiskit וגם Fire Opal השתמשו בשבע שניות של יבמ זמן ריצה קוונטי. עם זאת, Fire Opal החיל באופן אוטומטי הפחתת שגיאות, שצרכה 21 שניות נוספות של זמן ריצה. למען ההגינות, יישמתי את המקבילה של Qiskit, הנקראת M3, ו-M3 השתמש רק ב-11 שניות נוספות של זמן ריצה. עבור H2 עם קיוביט ספירה אחד, Qiskit למעשה זכה בהשוואת זמן הריצה.

אבל אז ניסיתי H2 עם שני קיוביטים ספירה. ה קיסקיט העבודה נכשלה, ואילו עבודת Fire Opal הושלמה בדיוק מספיק כדי שתוכל להעריך באופן גס את הפתרון. הדיוק רחוק מהמקום בו הוא צריך להיות, אבל הוא לפחות במגרש הכדורים הנכון. 

ובזה טמון הטוויסט הבלתי צפוי. העלות של עבודת Qiskit שנכשלה היא $0.00. מכיוון שעבודת Fire Opal הושלמה, למרבה האירוניה, היא יקרה לאין שיעור בעת שימוש בתוכנית פרימיום של IBM Quantum.

יתר על כן, Fire Opal יכול לדחוף מעבר ל-H2 עם שני קיוביטים ספירה. אני אישית דחפתי אותו ל-H2 עם 6 קיוביטים ספירה, כמו גם לחמצן מולקולרי (O2) - הדורש 11 קיוביטים של נתונים - עם 2 קיוביטים ספירים. O2 עם 2 קיוביטים ספירה צרכה 4 דקות ו-28 שניות של זמן ריצה של IBM Quantum, והתוצאה עדיין שומרת אותך במגרש הכדורים הנכון. דחיפה נוספת מחזירה הודעות שגיאה מ-IBM Quantum.

לכן, מעגל ה-QPE הגדול ביותר שיכול לפעול על חומרה נוכחית, שצורך 268 שניות של זמן ריצה ב-$1.60 לשנייה, עולה $428.80 באמצעות Fire Opal עם גישת פרימיום לחומרת IBM Quantum, או $0.00 ללא Fire Opal כי העבודה תיכשל.

מסקנה: Fire Opal לא בהכרח זול יותר

הם אומרים ש"קוונטי" הוא לא אינטואיטיבי, והוא אף פעם לא מצליח לאכזב. במקום להיות זול יותר על ידי הפעלת פחות איטרציות או קיצור זמן הריצה, Fire Opal בסופו של דבר יקרה יותר מכיוון שאתה יכול לדחוף אותו הלאה. אתה יכול להפעיל אלגוריתם שאחרת עשוי לעלות $90,000 כי הוא לא הולך לעלות קרוב לזה. ואתה יכול להפעיל מעגלים שאחרת היו נכשלים ולא עולים כלום. לכן, Fire Opal יקר יותר פשוט בזכות העבודה בפועל. 

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: מאמר אורח, פוטוניקס, מחשוב קוונטי

תגיות: בריאן סיגלוקס, אש אופל, Q-CTRL

• 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/making-quantum-computing-cheaper-and-more-expensive-reviewing-q-ctrls-fire-opal-by-brian-siegelwax/