Making Quantum Computing Cheaper And More Expensive-Reviewing Q-CTRL’s Fire Opal: By Brian Siegelwax

Ponovno objavil Platon

Spremljevalci: 0

Grafika platforme Q-CTRL Fire Opal in njene trditve, da bo kvantno računalništvo pocenilo za uporabo.

By Avtor gostov objavljeno 21. februarja 2024

Ta članek se je začel z namenom pokazati, kako uporabljati Q-CTRL Fire Opal uporaba vam lahko prihrani denar za dostop do kvantne računalniške strojne opreme. In to bo začelo početi. A ker je eksperimentiranje nagnjeno k temu, je bil na poti odkrit nepričakovan zasuk.

Grafika, kako Q-CTRL's Fire Opal deluje pri iskanju inovativnih rešitev. (PC Q-CTRL)

Prvič: prihranite precej denarja

Q-CTRL je objavil članek z naslovom »Zmanjšanje kvantnega računanja stane 2,500-kratno z Fire Opal«, v katerem trdijo, da so »ocene šle s predvidenih 89,205 $ za en sam zagon algoritma QAOA na samo 32 $« z uporabo reševalnika QAOA podjetja Fire Opal.

QAOA uporablja parametrizirano kvantno vezje. Ugibamo parametre in nato zaženemo vezje. Na podlagi rezultatov iterativno prilagodimo parametre in ponovno zaženemo vezje, dokler ne pridemo do sprejemljivega približka rešitve.

Tukaj nas skrbi strošek vodenja tega kroga. Vsakič, ko zaženemo ta krog, povzročimo te stroške. Posledično je naš cilj zagnati ta algoritem z najmanjšim možnim številom ponovitev. To je tako hitreje kot ceneje.

Osebno sem primerjal reševalec QAOA podjetja Fire Opal z dvema drugima reševalcema QAOA in ni dvoma, da je Fire Opal zmanjšal to število ponovitev. Fire Opal dramatično izboljša kakovost rezultatov vsake ponovitve, tako da dejansko pridete do približne rešitve. Po pravici povedano sem nad ostalima dvema reševalcema obupal. Torej, čeprav osebno ne bom porabil 90,000 USD samo za preverjanje trditve Q-CTRL o 2500X, lahko preverim, da Fire Opal preneha izvajati vezja, ko pride do približne rešitve, medtem ko ne morem preveriti, ali drugi reševalci dobijo tam sploh. Predstavljena slika na vrhu tega članka izvira iz Q-CTRL in prikazuje 5700X prihranek, vendar nima povezanega članka, na katerega bi se lahko povezal.

Drugič: Poraba neskončno več denarja

Kar pa bi nas res moralo zanimati, so algoritmi, ki so namenjeni kvantnemu računalništvu, odpornemu na napake (FTQC). Izvedba teh algoritmov traja tako dolgo, da današnji kvantni računalniki vrnejo čisti šum. Medtem ko se običajno osredotočamo na kakovost rezultatov ali njihovo pomanjkanje, bomo morda morali upoštevati tudi čas izvajanja. Cenovni model lahko temelji na tem, kolikokrat bomo zagnali vsako vezje, lahko pa tudi na tem, kako dolgo traja. Če lahko Fire Opal izboljša učinkovitost izvajanja vezja, bi to lahko pomenilo nižje stroške, povezane s časom delovanja.

Uporabljam platformo Classiq SDK za Python za sintezo ogromnih vezij, kot so tista, ki so potrebna za kvantno fazno oceno (QPE). Če želimo videti, koliko cenejši je Fire Opal, bomo morali zagnati največja možna vezja, da bomo lahko videli jasno širjenje.

Začel sem z molekularnim vodikom (H2) z enim štetjem kubita. Če niste seznanjeni, QPE izračuna energijo osnovnega stanja molekul z uporabo enega registra (podatkovni kubiti) za predstavitev molekule in enega registra (štetje kubitov) za določitev natančnosti rešitve. V idealnem primeru želimo uporabiti osem števnih kubitov za H2, vendar sem to že preizkusil in trenutna strojna oprema tega ne zmore. H2 zahteva le en podatkovni kubit, zato je to prvo vezje skupaj uporabilo samo dva kubita.

Tako Qiskit kot Fire Opal sta porabila sedem sekund IBM Kvantni čas delovanja. Vendar je Fire Opal samodejno uporabil ublažitev napak, kar je porabilo dodatnih 21 sekund izvajanja. Po pravici povedano sem uporabil ekvivalent Qiskita, imenovan M3, in M3 je porabil samo 11 dodatnih sekund izvajanja. Za H2 z enim štejočim kubitom je Qiskit dejansko zmagal v primerjavi med izvajanjem.

Toda nato sem poskusil H2 z dvema štejočima kubitoma. The Qskit naloga ni uspela, medtem ko je bila naloga Fire Opal dokončana z dovolj natančnostjo, da lahko grobo ocenite rešitev. Natančnost še zdaleč ni tam, kjer bi morala biti, vendar je vsaj v pravem merilu.

In v tem je nepričakovan preobrat. Cena neuspele naloge Qskit je 0.00 USD. Ker je posel Fire Opal končan, je ironično neskončno dražje pri uporabi premijskega načrta IBM Quantum.

Poleg tega se lahko Fire Opal premakne mimo H2 z dvema štetjema kubita. Osebno sem ga preusmeril na H2 s 6 štetimi kubiti, pa tudi na molekularni kisik (O2) – kar zahteva 11 podatkovnih kubitov – z 2 štetima kubitoma. O2 z 2 štejočima kubitoma je porabil 4 minute 28 sekund časa izvajanja IBM Quantum, rezultat pa vas še vedno drži v pravem stanju. Nadaljnji pritisk vrne sporočila o napakah iz IBM Quantum.

Zato največje vezje QPE, ki lahko deluje na trenutni strojni opremi in porabi 268 sekund izvajanja pri 1.60 USD na sekundo, stane 428.80 USD z uporabo Fire Opal z vrhunskim dostopom do strojne opreme IBM Quantum ali 0.00 USD brez Fire Opal, ker delo ne bo uspelo.

Zaključek: Fire Opal ni nujno cenejši

Pravijo, da je »kvant« neintuitiven in nikoli ne razočara. Namesto da bi bil Fire Opal cenejši z izvajanjem manj iteracij ali skrajšanjem časa izvajanja, je Fire Opal dražji, ker ga lahko pospešite. Zaženete lahko algoritem, ki bi sicer lahko stal 90,000 $, ker ne bo stal niti približno toliko. In lahko vodite vezja, ki bi sicer odpovedala in ne stanejo nič. Zato je Fire Opal dražji zgolj zaradi tega, ker dejansko deluje.

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: Gostujoči članek, fotonika, kvantno računalništvo

Tags: Brian Siegelwax, Fire Opal, Q-CTRL