סימולטור קוונטי מסתכל על MIMIQ-Circ מאת QPerfect - Inside Quantum Technology

לפני כמה שנים קצרות, סימולטורי מחשב קוונטיים היו מוגבלים למדי. במחשב נייד, אולי תוכל לדמות בערך 10 קיוביטים. דרך הענן, אולי תוכל לדמות בסביבות 20. בהתאם למה שהרצת, אלגוריתמים עם ספירת קיוביטים נמוכים אלה כבר יכולים לקחת שעות לעיבוד. למעשה, גיליתי את מגבלת זמן הריצה של סימולטור ענן של 10,000 שניות תוך שימוש בכ-20 קיוביטים בלבד. חיכיתי 2.75 שעות רק כדי לקבל הודעת שגיאה בסוף.

בשנים שחלפו מאז, המחשבים הקוונטים השתפרו מאוד, אבל גם הסימולטורים שלהם. לא בדקתי את כולם, אבל מקובל למצוא טענות ליכולות הדמיית 30-40 קיוביטים. ראינו גם את עלייתם של אמולטורים, שהם סימולטורים שיש להם מודלים של רעש המחקים סוגים ספציפיים של מחשבים קוונטיים, או אפילו מחשבים קוונטיים ספציפיים.

לאחרונה, ראינו גידול בשימוש ברשתות טנסור. הפותרים הקלאסיים הללו יכולים לטעון לדמות יותר מ-100 קיוביטים. עכשיו, הנה בא QPerfect, הטוענת שלהם MIMIQ-Circ משפחה של סימולטורים יכולים להתמודד עם מאות רבות של קיוביטים, אולי עד כמה אלפי קיוביטים. קיבלתי גישה לזמן קצר, וניצלתי את הזמן הזה כדי לבדוק את הטענות שלהם.

MIMIQ-Circ, מאת QPerfect

האתגר של הדמיה קלאסית של מחשבים קוונטיים הוא שכל קיוביט סבוך שאנו מוסיפים מכפיל את כמות הזיכרון שאנו צריכים כדי לייצג את המערכת הקוונטית. אחת הדרכים לצמצם את דרישת הזיכרון הכוללת היא לא לתאר את המערכת במלואה. דרישת הזיכרון עדיין גדלה באופן אקספוננציאלי, אבל מספרים קטנים יותר מוכפלים. דרך נוספת לדמות יותר קיוביטים היא להגביל את הפעולות שניתן ליישם, כפי שקורה בסימולטור קליפורד, שיכול לדמות כמה אלפי קיוביטים. 

MIMIQ-Circ עוקב אחר הגישה הראשונה, תוך שימוש במרחב מצב חלקי עם מערך פעולות מלא. ספירת הקיוביטים אינה גבוהה כמו סימולטור קליפורד, ובכל זאת היא גבוהה בהרבה מסימולטורים אחרים. 

MIMIQ-Circ היא למעשה משפחה קטנה של סימולטורים: סימולטור statevector וסימולטור MPS.

סימולציית Statevector

במהלך תקופת הניסיון הנוכחית, QPerfect מגבילה את סימולטור ה-Statevector שלה ל-32 קיוביטים בלבד ומגבלת ירי של 216. זה בעצם לא מחזיר את ה-statevector, שמייצג את מצב הקיוביטים לפני המדידה, אבל זה בצנרת ויש דרך להשיג את זה בינתיים. לעת עתה, הוא מחזיר דגימה כמו ספירות, כאילו אתה משתמש בסימולטור QASM. 

מה שמעניין הוא שהשוויתי התקנות מקומיות של סימולטורים לסימולטור MIMIQ-Circ המתארח בענן. זה הציב את MIMIQ-Circ בעמדת נחיתות מובהקת מכיוון שהנתונים היו צריכים לעשות סיבוב הלוך ושוב דרך האינטרנט. 

בדקתי את הסימולטורים מול מעגלי QPE ו-HHL, שהם חלק מהמעגלים הקוונטיים העמוקים ביותר שתמצאו. בהיקפים הקטנים ביותר, ההטמעות המקומיות היו מהירות יותר. אבל ככל שהגדלתי את ספירת הקיוביטים, MIMIQ-Circ הפך למהיר יותר אפילו עם בעיית האינטרנט. 

כדי להראות לכם כמה מהר זה קורה עם QPE, השתמשתי במימן מולקולרי, שהוא המולקולה הקטנה ביותר שאפשר להשתמש בה. כדי לבצע חישוב מדויק, אנחנו צריכים תשעה קיוביטים בסך הכל. ועם תשעה קיוביטים בסך הכל, MIMIQ-Circ מעל הענן כבר היה מהיר יותר מהסימולטורים המקומיים. עם HHL, MIMIQ-Circ קשרה סימולטור מקומי ב-15 קיוביטים ועלתה עליו ב-16 קיוביטים.

MIMIQ-Circ יעיל מספיק כדי שאפילו עם חביון רשת הוא עוקף סימולטורים מקומיים. חשוב לציין, התוצאות של MIMIQ-Cirq תואמות באופן איכותי את הסימולטורים המקומיים, ובונות ביטחון שזה אכן עובד.

סימולציית MPS

זהו סימולטור רשת הטנזור שיכול כביכול לדמות מאות קיוביטים. אבל אתה לא יכול לעשות את זה בשום מקום אחר, אז אין לי מעגלים קוונטיים כל כך גדולים סתם. למרבה המזל, קל לבנות מעגל מסיבי באמצעות תת שגרה הנקראת SWAP Test. אז בניתי מעגל גדול, הרצתי אותו, הגדלתי אותו והרצתי אותו שוב עד ש-MIMIQ-Circ נשבר לבסוף.

MIMIQ-Circ עיבד מעגל של 1401 קיוביטים בקצת פחות מ-6 דקות. 

איפשהו בין 1401 ל-1421 קיוביטים עם איפשהו בין 700 ל-710 שערי SWAP מבוקרים, MIMIQ-Circ סוף סוף מתחיל להחזיר שגיאות זמן ריצה. זה כמעט 1400 קיוביטים יותר ממה שסימולטור המחשב הקוונטי הממוצע שלך יכול להתמודד.

חשוב לציין, בקנה מידה קטן, התוצאות של MIMIQ-Circ תואמות באופן איכותי את הסימולטורים המקומיים. לרוע המזל, סימולטורים אחרים אינם מתקדמים מאוד. עם זאת, קל לאמת את מבחן ה-SWAP, ונראה כי MIMIQ-Circ מחזיק מעמד הרבה יותר בקנה מידה גדול מאשר סימולטורים אחרים בקנה מידה קטן.

סימולציה מקומית לעומת חביון רשת

כדי לפתור את בעיית ההשהיה של הרשת, שבה אתה צריך לשלוח נתונים הלוך ושוב ברחבי האינטרנט, QPerfect אמרו שהם עובדים על עבודות אצווה, תמיכה באלגוריתמים וריאציות וסימולטור מקומי של 20 קיוביטים מצב וקטור. ממה שראיתי, סימולטור מקומי אמור להעלות בנוחות על חלופות מקומיות אחרות. כבונוס, לא תצטרך לשלוח את הנתונים שלך דרך האינטרנט, מה שלא כולם רוצים לעשות, בכל מקרה. 

סיכום

MIMIQ-Circ אמור להיות מסוגל לדמות כל מעגל קוונטי שאנו יכולים להריץ על כל מחשב קוונטי שקיים היום, כולל שני 1000+ המעבדים שאינם זמינים לציבור. למעשה, ל-MIMIQ-Circ יש שני יתרונות עיקריים על פני מעבדים אלה:

1. אין רעש. בהיעדר תיקון שגיאות קוונטי, שאין לנו בייצור, MIMIQ-Circ אמור להיות טוב יותר מבחינה איכותית מ-1000+ המעבדים.
2. ל-MIMIQ-Circ יש קישוריות קיוביט הכל-לכל. למרות שלאחד מ-1000+ המעבדים יש פוטנציאל לקישוריות של הכל לכל, זה לא אושר, והשני בהחלט לא.

למרות שהתמקדתי בבדיקת מאמץ MIMIQ-Circ, חשוב להדגיש שוב שהתוצאות שלה תאמו באופן איכותי את התוצאות של הסימולטורים המקומיים. בקנה מידה קטן ביותר שבו סימולטורים אחרים יכולים לפעול, קל לאשר ש-MIMIQ-Circ עובד. ובקנה מידה גדול, התוצאות של מבחן ה-SWAP מבטיחות. נראה כי MIMIQ-Circ מהיר, מדויק ובליגה משלו.

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:
מחשוב קוונטי, מחקר, תוֹכנָה

תגיות:
בריאן סיגלוקס, MIMIQ-Circ, QPerfect

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