Kuantum Bilgi İşlemini Daha Ucuz ve Daha Pahalı Hale Getirmek - Q-CTRL'nin Ateş Opalini İncelemek: Brian Siegelwax

Plato tarafından yeniden yayınlandı

İzleyiciler: 0

Q-CTRL'nin Fire Opal platformunun grafiği ve kuantum hesaplamanın kullanımını daha ucuz hale getirme iddiası.

By Misafir Yazar gönderildi 21 Şubat 2024

Bu makale Q-CTRL'lerin nasıl kullanıldığını göstermek amacıyla başladı. Ateş Opal uygulama kuantum bilgisayar donanım erişiminde paradan tasarruf etmenizi sağlayabilir. Ve bunu yapmaya başlayacak. Ancak denemeler yapılması muhtemel olduğundan, yol boyunca beklenmedik bir değişiklik keşfedildi.

Q-CTRL'nin Ateş Opalinin yenilikçi çözümler bulmak için nasıl çalıştığını gösteren bir grafik. (PC Q-CTRL)

Birincisi: Önemli Ölçüde Para Tasarrufu

Q-CTRL yayınladı bir makale "başlıklıFire Opal ile kuantum hesaplama maliyetlerini 2,500 kat azaltıyoruzFire Opal'in QAOA çözücüsü kullanılarak "tahminlerin tek bir QAOA algoritması çalıştırması için öngörülen 89,205 $'dan yalnızca 32 $'a çıktığını" iddia ediyorlar.

QAOA, teknik konulara girmeden, parametreli bir kuantum devresi kullanır. Parametreleri tahmin edip devreyi çalıştırıyoruz. Sonuçlara dayanarak, parametreleri yinelemeli olarak ayarlıyoruz ve kabul edilebilir bir çözüm yaklaşımına ulaşana kadar devreyi yeniden çalıştırıyoruz.

Burada ilgilendiğimiz şey o devreyi çalıştırmanın maliyeti. Bu devreyi her çalıştırdığımızda bu maliyete katlanıyoruz. Sonuç olarak amacımız bu algoritmayı mümkün olan en az yinelemeyle çalıştırmaktır. Bunu yapmak hem daha hızlı hem de daha ucuzdur.

Fire Opal'in QAOA çözümleyicisini diğer iki QAOA çözücüyle kişisel olarak karşılaştırdım ve Fire Opal'ın bu yineleme sayısını azalttığına şüphe yok. Ateş Opal, her yinelemenin sonuçlarının kalitesini önemli ölçüde artırır, böylece yaklaşık bir çözüme ulaşırsınız. Dürüst olmak gerekirse diğer iki çözücüden vazgeçtim. Dolayısıyla, kişisel olarak Q-CTRL'nin 90,000X iddiasını doğrulamak için 2500 $ harcamayacak olsam da, Fire Opal'ın yaklaşık bir çözüme ulaştığında devreleri çalıştırmayı durdurduğunu doğrulayabilirim, ancak diğer çözücülerin bunu anladığını doğrulayamıyorum. orada. Bu makalenin üst kısmındaki öne çıkan resim Q-CTRL'den geldi ve 5700X tasarruf gösteriyor, ancak bağlantı verilecek ilişkili bir makale yok.

İkincisi: Sınırsız Daha Fazla Para Harcamak

Aslında asıl ilgilenmemiz gereken şey, hataya dayanıklı kuantum hesaplamaya (FTQC) yönelik algoritmalardır. Bu algoritmaların yürütülmesi o kadar uzun sürüyor ki günümüzün kuantum bilgisayarları saf gürültü üretiyor. Normalde sonuçların kalitesine veya eksikliğine odaklanırken çalışma süresini de dikkate almamız gerekebilir. Bir fiyat modeli, her devreyi kaç kez çalıştıracağımıza bağlı olabilir, ancak aynı zamanda ne kadar süre çalışacağına da bağlı olabilir. Fire Opal, devre yürütme verimliliğini artırabilirse, bu, çalışma süresiyle ilgili maliyetlerin düşmesine yol açabilir.

Classiq Platformunu kullanıyorum Python SDK'sı Kuantum faz tahmini (QPE) için gerekli olanlar gibi devasa devreleri sentezlemek. Ateş Opal'in ne kadar daha ucuz olduğunu görmek istiyorsak, net bir yayılma görebilmemiz için mümkün olan en büyük devreleri çalıştırmamız gerekecek.

Bir sayma kubiti ile moleküler hidrojen (H2) ile başladım. Konuya aşina değilseniz QPE, molekülü temsil etmek için bir kayıt (veri kübitleri) ve çözümün kesinliğini belirlemek için bir kayıt (sayma kübitleri) kullanarak moleküllerin temel durum enerjisini hesaplar. İdeal olarak, H2 için sekiz sayma kübiti kullanmak istiyoruz, ancak bunu zaten test ettim ve mevcut donanım bunu kaldıramıyor. H2 yalnızca bir veri kübiti gerektiriyor, dolayısıyla bu ilk devre toplamda yalnızca iki kübit kullandı.

Hem Qiskit hem de Ateş Opal yedi saniyelik süre kullandı IBM Kuantum çalışma zamanı. Ancak Fire Opal, ek 21 saniyelik çalışma süresi tüketen hata azaltma işlemini otomatik olarak uyguladı. Adil olmak gerekirse, Qiskit'in M3 adlı eşdeğerini uyguladım ve M3 yalnızca 11 saniyelik ek çalışma süresi kullandı. Bir sayma kübitine sahip H2 için Qiskit aslında çalışma zamanı karşılaştırmasını kazandı.

Ama daha sonra H2'yi iki sayma kübitiyle denedim. kiskit iş başarısız oldu, oysa Ateş Opal işi, çözümü kabaca tahmin edebileceğiniz kadar doğru bir şekilde tamamlandı. Hassasiyet olması gereken yerden çok uzak ama en azından doğru alanda.

Ve beklenmedik gelişme de burada yatıyor. Başarısız olan Qiskit işinin maliyeti 0.00 USD'dir. Ateş Opal işi ironik bir şekilde tamamlandığı için, IBM Quantum premium planı kullanıldığında çok daha pahalıdır.

Üstelik Fire Opal, iki sayma kübitiyle H2'yi geçebilir. Ben kişisel olarak bunu 2 sayma kübitiyle H6'ye ve 2 sayma kübitiyle 11 veri kübiti gerektiren moleküler oksijene (O2) ittim. 2 sayma kubitine sahip O2, IBM Quantum çalışma süresinin 4 dakika 28 saniyesini tüketti ve sonuç sizi yine de doğru alanda tutuyor. Daha fazla zorlamak IBM Quantum'dan hata mesajları döndürüyor.

Bu nedenle, mevcut donanım üzerinde çalışabilen ve saniyede 268 ABD doları tutarında 1.60 saniye çalışma süresi tüketen en büyük QPE devresinin maliyeti, IBM Quantum donanımına premium erişimle Fire Opal kullanıldığında 428.80 ABD doları veya iş başarısız olacağından Fire Opal olmadan 0.00 ABD dolarıdır.

Sonuç: Ateş Opal Mutlaka Daha Ucuz Değil

"Kuantum"un sezgisel olmadığını ve asla hayal kırıklığı yaratmadığını söylüyorlar. Fire Opal, daha az yineleme çalıştırarak veya çalışma süresini kısaltarak daha ucuz olmak yerine, onu daha da ileriye götürebileceğiniz için daha pahalı hale gelir. Aksi halde 90,000 dolara mal olabilecek bir algoritmayı çalıştırabilirsiniz çünkü bunun maliyeti buna yakın bile olmayacaktır. Aksi takdirde başarısız olacak ve hiçbir maliyeti olmayan devreleri çalıştırabilirsiniz. Bu nedenle Ateş Opal, gerçekten çalıştığı için daha pahalıdır.

Brian N. Siegelwax bağımsız bir Kuantum Algoritma Tasarımcısı ve serbest yazardır. Kuantum Teknolojisinin İçinde. Kuantum hesaplama alanına, özellikle kuantum algoritmalarının tasarımına yaptığı katkılarla tanınıyor. Çok sayıda kuantum hesaplama çerçevesini, platformunu ve yardımcı programını değerlendirdi ve yazıları aracılığıyla içgörülerini ve bulgularını paylaştı. Siegelwax aynı zamanda bir yazardır ve “Zindanlar ve Qubitler” ve “Kendi Kuantum Maceranızı Seçin” gibi kitaplar yazmıştır. Medium'da düzenli olarak kuantum hesaplamayla ilgili çeşitli konular hakkında yazıyor. Çalışmaları kuantum hesaplamanın pratik uygulamalarını, kuantum hesaplama ürünlerinin incelemelerini ve kuantum hesaplama kavramları üzerine tartışmaları içermektedir.

Kategoriler: Konuk makalesi, fotonik, kuantum hesaplama

Etiketler: Brian Siegel ağdası, Ateş Opal, Q-CTRL