Učinkovita sinteza masivnih kvantnih vezij – pregled sistema Classiq – znotraj kvantne tehnologije

Platforma Classiq ponuja preproste načine za sintezo ogromnih kvantnih vezij za kompleksne algoritme. Pravzaprav lahko hitro in enostavno sintetizirate tako velika vezja, da bo vaš ciljni kvantni računalnik vrnil napako. Morda niti ne vrne "šuma" iz tekočih tokokrogov tako globoko, vendar napake kažejo, da ta vezja sploh ne morejo delovati.

Problem ima tri stopnje. Tudi pri majhnih kvantnih vezjih vsaka operacija prinaša možnost napake. Ko se napake kopičijo, rezultati hitro postanejo neuporabni. Ko se vezja povečajo, tvegate, da boste dosegli meje, kako dolgo je mogoče vzdrževati kvantne informacije, kar pomeni, da algoritem nima časa za dokončanje. Predstavljajte si, da želite gledati 20-minutni YouTube video s samo 5 minutami delovanja baterije; tega ne zmoreš. Kvantnega računalnika ne morete priključiti, niti ga ne morete napolniti in nadaljevati; preprosto ne morete zagnati celotnega algoritma pravočasno. In ko vezja postanejo naravnost ogromna, se pogosto prikaže zgoraj omenjeno sporočilo o napaki, ki kaže, da nadzorni sistem sploh ne bo poskušal izvesti algoritma.

Zdi se, da ekipa Classiq zdaj nakazuje, da platforma ne samo sintetizira masivna vezja, ampak da to počne učinkoviteje kot Qiskit, najbolj priljubljeno kvantno računalniško ogrodje. Ta trditev je pomembna iz štirih razlogov: 1) plitkejša vezja se izvajajo hitreje kot globlja vezja, 2) hitrejši časi izvajanja lahko znatno prihranijo stroške, če zaračunavanje temelji na času izvajanja, 3) manj operacij pomeni manj napak, ki jih je treba popraviti, in 4) kot kvantni računalniki zrel in lahko poganja večje algoritme, bodo manjša vezja najprej postala uporabna.

Obstaja classiq prenosnik ki primerja platformo Classiq s Qskitom z uporabo algoritma HHL. Če želimo videti razlike v učinkovitosti, je algoritem HHL dovolj ogromen, da poudari te razlike.

Algoritem HHL

Harrow–Hassidim–Lloydov algoritem ali algoritem HHL obljublja reševanje sistemov linearnih enačb z eksponentno hitrostjo v primerjavi z najbolj znanimi klasičnimi algoritmi. Te enačbe imajo široko uporabnost v znanosti in tehniki.

Težava je v tem, da so vezja HHL, tudi pri najmanjših težavah z igračami, neverjetno globoka. Če želite prikazati vezja, ki vračajo napake namesto rezultatov na trenutnih kvantnih računalnikih, je to algoritem, s katerim lahko to poskusite. 

Prenosnik Classiq

Gledamo tri ključne meritve: zvestobo, globino vezja in število CX. Zvestoba je, kako blizu je rezultat natančni rešitvi; zaradi velikosti vezij je treba vse izračunati klasično. Globina vezja kaže, koliko časovnih korakov je potrebnih za izvedbo vseh operacij, s čimer potisnemo ali presežemo meje trenutnih kvantnih računalnikov. Število CX označuje število večkubitnih operacij, saj so te izjemno nagnjene k napakam.

Vezje Classiq kaže boljšo zvestobo z veliko manjšo globino vezja in veliko manj operacijami CX. Čeprav je še vedno preveč masiven za delovanje, je veliko bližje uporabnosti kot Qiskitovo vezje. Pomembno je, da klasično izračunana zvestoba poudarja, da Classiqovo vezje ni samo manjše, ampak da je dejansko še vedno zasnovano za reševanje izbranega problema pri tej zmanjšani velikosti. 

Naravni skepticizem

Težava pri zaupanju prenosnemu računalniku Classiq je v tem, da ekipa Classiq ne zagotavlja samo lastne rešitve, ampak nudi tudi rešitev Qiskit. Očitno želijo, da je platforma Classiq videti dobro, zato je pomembno preveriti njihovo trditev glede izvedbe HHL, ki uporablja Qiskit, vendar je ni razvila ekipa Classiq. 

Qskitov zvezek

Izvedbo je najlažje najti Qiskitova vadnica HHL, ki omogoča rešitev Classiqovega problema s kodo ekipe Qiskit. Ta prenosni računalnik vključuje dva pristopa, enega, ki ustvari večja vezja, vendar je natančnejši, in enega, ki ustvari manjša vezja z žrtvovanjem natančnosti. 

Ne samo, da je vezje Classiq znatno manjše od vseh treh vezij Qiskit, ampak zahteva tudi en kubit manj kot vezji Qiskit Naive in Tridi. 

Zaradi visoke zvestobe je Classiqova implementacija Qiskit boljša v primerjavi z implementacijo Qiskit Naive kot implementacija Qiskit Tridi. Čeprav je število CX za 25 % višje, je globina vezja 70 % nižja z uporabo enega kubita manj. Če bi danes imeli kvantne računalnike s popravljenimi napakami, bi to pomenilo, da bi Classiqova izvedba Qiskit delovala hitreje in povzročila nižje stroške dostopa do strojne opreme kot Qiskitova lastna izvedba visoke ločljivosti.

Zaključek: Classiq drži

Vsaj za ta konkreten primer Classiqova trditev drži. Ne samo, da je HHL enostaven za implementacijo, razlika v velikosti vezja je precejšnja. Classiqovo vezje ne bo le delovalo hitreje od treh alternativ Qiskit, ampak bo prek IBM Quantum stalo manj. In ko se strojna oprema za kvantno računalništvo izboljšuje, bo Classiqova izvedba prva od štirih tukaj, ki bo postala uporabna.

Brian N. Siegelwax je neodvisni oblikovalec kvantnih algoritmov in samostojni pisec za Znotraj kvantne tehnologije. Znan je po svojih prispevkih na področju kvantnega računalništva, zlasti pri načrtovanju kvantnih algoritmov. Ocenil je številna ogrodja, platforme in pripomočke kvantnega računalništva ter delil svoje vpoglede in ugotovitve v svojih delih. Siegelwax je tudi avtor in je napisal knjige, kot sta "Dungeons & Qubits" in "Choose Your Own Quantum Adventure". Na Medium redno piše o različnih temah, povezanih s kvantnim računalništvom. Njegovo delo vključuje praktične aplikacije kvantnega računalništva, preglede izdelkov kvantnega računalništva in razprave o konceptih kvantnega računalništva.

Kategorije:
fotonika, kvantno računalništvo

Tags:
Brian Siegelwax, classiq, Qskit, qubits

• Distribucija vsebine in PR s pomočjo SEO. Okrepite se še danes.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Opolnomočite se. Dostopite tukaj.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Razširjeno znanje. Dostopite tukaj.
• PlatoESG. Ogljik, CleanTech, Energija, Okolje, sončna energija, Ravnanje z odpadki. Dostopite tukaj.
• PlatoHealth. Obveščanje o biotehnologiji in kliničnih preskušanjih. Dostopite tukaj.
• vir: https://www.insidequantumtechnology.com/news-archive/efficient-synthesis-of-massive-quantum-circuits-an-overview-of-the-classiq-system/