Зробити квантові обчислення дешевшими та дорожчими - Огляд Q-CTRL Fire Opal: Брайан Зігелвакс

Перевидано Платоном

читають: 0

Графіка платформи Q-CTRL Fire Opal і її вимоги зробити квантові обчислення дешевшими у використанні.

By Гість Автор опубліковано 21 лютого 2024 р

Ця стаття почалася з наміру продемонструвати, як використовувати Q-CTRL Вогненний опал додатку може заощадити ваші гроші на доступі до апаратного забезпечення квантового комп’ютера. І він почне це робити. Але оскільки експерименти схильні до цього, на цьому шляху було виявлено несподіваний поворот.

Графічне зображення того, як Q-CTRL Fire Opal працює над пошуком інноваційних рішень. (ПК Q-CTRL)

По-перше: заощадити значні гроші

Q-CTRL опубліковано Стаття з назвою "Зменшення квантових обчислень коштує в 2,500 разів за допомогою Fire Opal», у якому вони стверджують, що «оцінки збільшилися з прогнозованих 89,205 32 доларів США за один запуск алгоритму QAOA до лише XNUMX доларів США» за допомогою розв’язувача QAOA Fire Opal.

Не вдаючись до технічних питань, QAOA використовує параметризовану квантову схему. Ми вгадуємо параметри, а потім запускаємо схему. На основі результатів ми ітеративно регулюємо параметри та повторно запускаємо схему, доки не досягнемо прийнятного наближення рішення.

Те, що нас хвилює тут, так це вартість роботи цієї схеми. Щоразу, коли ми запускаємо цю схему, ми несемо ці витрати. Отже, наша мета полягає в тому, щоб запустити цей алгоритм з найменшою можливою кількістю ітерацій. Це і швидше, і дешевше.

Я особисто порівнював розв’язувач QAOA від Fire Opal із двома іншими розв’язувачами QAOA, і немає сумніву, що Fire Opal зменшив цю кількість ітерацій. Fire Opal суттєво покращує якість результатів кожної ітерації, щоб ви фактично прийшли до приблизного рішення. Чесно кажучи, я відмовився від інших двох розв’язників. Отже, хоча я особисто не збираюся витрачати 90,000 2500 доларів лише на перевірку твердження Q-CTRL про XNUMXX, я можу підтвердити, що Fire Opal припиняє роботу ланцюгів, коли досягає приблизного рішення, тоді як я не можу перевірити, що інші розв’язувачі отримують там взагалі. Представлене зображення у верхній частині цієї статті надійшло з Q-CTRL і показує економію в 5700 разів, але воно не має пов’язаної статті, на яку можна було б посилатися.

Друге: витрачати нескінченно більше грошей

Однак те, що нас справді має зацікавити, — це алгоритми, які призначені для відмовостійких квантових обчислень (FTQC). Виконання цих алгоритмів займає стільки часу, що сучасні квантові комп’ютери повертають чистий шум. Хоча зазвичай ми зосереджуємося на якості результатів або їх відсутності, нам також може знадобитися врахувати час виконання. Цінова модель може базуватися на тому, скільки разів ми будемо запускати кожну схему, але вона також може базуватися на тому, як довго вона працює. Якщо Fire Opal зможе підвищити ефективність виконання схеми, це може призвести до зниження витрат, пов’язаних із часом роботи.

Я використовую платформу Classiq Python SDK для синтезу величезних схем, таких як ті, що потрібні для оцінки квантової фази (QPE). Якщо ми хочемо побачити, наскільки дешевшим є Fire Opal, нам потрібно буде запустити якомога більші схеми, щоб ми могли бачити чітке поширення.

Я почав з молекулярного водню (H2) з одним підрахунком кубіта. Якщо ви не знайомі, QPE обчислює енергію основного стану молекул, використовуючи один регістр (кубіти даних) для представлення молекули та один регістр (підрахунок кубітів) для визначення точності рішення. В ідеалі ми хочемо використовувати вісім рахункових кубітів для H2, але я вже перевірив це, і поточне обладнання не може з цим впоратися. H2 вимагає лише одного кубіта даних, тому ця перша схема використовувала всього два кубіти.

І Qiskit, і Fire Opal використали сім секунд IBM Квантовий час виконання. Однак Fire Opal автоматично застосував пом’якшення помилок, що зайняло додаткову 21 секунду роботи. Чесно кажучи, я застосував еквівалент Qiskit під назвою M3, і M3 використав лише 11 додаткових секунд часу виконання. Для H2 з одним кубітом підрахунку Qiskit фактично виграв порівняння часу виконання.

Але потім я спробував H2 із двома рахунковими кубітами. The Qskit завдання не вдалося, тоді як завдання Fire Opal виконано з достатньою точністю, щоб можна було приблизно оцінити рішення. Точність далека від потрібної, але принаймні в правильному стані.

І в цьому криється несподіваний поворот. Вартість невдалого завдання Qiskit становить 0.00 доларів США. Оскільки робота Fire Opal завершена, за іронією долі, використання преміум-плану IBM Quantum коштує набагато дорожче.

Крім того, Fire Opal може проштовхнути повз H2 за допомогою двох рахункових кубітів. Я особисто перевів його на H2 із 6 рахунковими кубітами, а також на молекулярний кисень (O2) – для чого потрібно 11 кубітів даних – з 2 лічильними кубітами. O2 із 2 лічильними кубітами споживає 4 хвилини 28 секунд роботи IBM Quantum, і результат все ще тримає вас у правильному стані. Подальше натискання повертає повідомлення про помилки від IBM Quantum.

Таким чином, найбільша схема QPE, яка може працювати на поточному апаратному забезпеченні, споживаючи 268 секунд роботи за 1.60 доларів США за секунду, коштує 428.80 доларів США з використанням Fire Opal із преміум-доступом до обладнання IBM Quantum або 0.00 доларів США без Fire Opal, оскільки завдання не вдасться.

Висновок: Fire Opal не обов’язково дешевший

Кажуть, що «квантум» неінтуїтивний, і він завжди розчаровує. Замість того, щоб бути дешевшим завдяки меншій кількості ітерацій або скороченню часу виконання, Fire Opal стає дорожчим, тому що ви можете просувати його далі. Ви можете запустити алгоритм, який інакше міг би коштувати 90,000 XNUMX доларів, тому що він не буде коштувати близько цього. І ви можете запускати схеми, які в іншому випадку вийшли б з ладу і не коштували б нічого. Таким чином, Fire Opal є дорожчим просто через фактичну роботу.

Браян Н. Сігелвакс є незалежним розробником квантових алгоритмів і незалежним автором для Всередині квантової технології. Він відомий своїм внеском у галузь квантових обчислень, зокрема в розробку квантових алгоритмів. Він оцінив численні фреймворки, платформи та утиліти квантових обчислень і поділився своїми ідеями та висновками у своїх роботах. Сігельвакс також є автором і написав такі книги, як «Підземелля та кубіти» та «Вибери власну квантову пригоду». Він регулярно пише на Medium про різні теми, пов’язані з квантовими обчисленнями. Його робота включає практичне застосування квантових обчислень, огляди продуктів квантових обчислень та обговорення концепцій квантових обчислень.

Categories: Гостьова стаття, фотоніка, квантові обчислення

Ключові слова: Браян Сігелвакс, Вогненний опал, Q-CTRL