Quantum Simulator Leap-Looking at MIMIQ-Circ by QPerfect - کوانٹم ٹیکنالوجی کے اندر

چند سال پہلے، کوانٹم کمپیوٹر سمیلیٹر کافی محدود تھے۔ ایک لیپ ٹاپ پر، ہو سکتا ہے کہ آپ تقریباً 10 کیوبٹس کی نقالی کر سکیں۔ بادل کے ذریعے، ہو سکتا ہے کہ آپ 20 کے قریب نقل کر سکیں۔ آپ جو چلا رہے تھے اس پر منحصر ہے، ان کم کوبٹ گنتی والے الگورتھم کو پہلے سے ہی کارروائی میں گھنٹے لگ سکتے ہیں۔ درحقیقت، میں نے کلاؤڈ سمیلیٹر کی 10,000 سیکنڈ کے رن ٹائم کی حد کو دریافت کیا جبکہ صرف 20 کیوبٹس کا استعمال کیا۔ میں نے 2.75 گھنٹے انتظار کیا صرف آخر میں غلطی کا پیغام حاصل کرنے کے لیے۔

اس کے بعد کے سالوں میں، کوانٹم کمپیوٹرز میں بہت بہتری آئی ہے، لیکن ان کے سمیلیٹر بھی ہیں۔ میں نے ان سب کا تجربہ نہیں کیا ہے، لیکن 30-40 کیوبٹ سمولیشن صلاحیتوں کے دعوے تلاش کرنا ایک عام بات ہے۔ ہم نے ایمولیٹروں کا عروج بھی دیکھا ہے، جو ایسے سمیلیٹر ہیں جن میں شور کے ماڈل ہوتے ہیں جو مخصوص قسم کے کوانٹم کمپیوٹرز، یا یہاں تک کہ مخصوص کوانٹم کمپیوٹرز کی نقل کرتے ہیں۔

ابھی حال ہی میں، ہم نے ٹینسر نیٹ ورکس کے استعمال میں اضافہ دیکھا ہے۔ یہ کلاسیکی حل کرنے والے 100 سے زیادہ کیوبٹس کی نقل کرنے کا دعویٰ کر سکتے ہیں۔ اب، یہاں آتا ہے کیو پرفیکٹ، جو ان کا دعویٰ کرتا ہے۔ MIMIQ-Circ خاندان سمیلیٹروں کے کئی سیکڑوں کیوبٹس کو سنبھال سکتے ہیں، شاید دو ہزار کوئبٹس تک۔ مجھے مختصر طور پر رسائی دی گئی، اور میں نے اس وقت کو ان کے دعووں کی جانچ کرنے کے لیے استعمال کیا۔

MIMIQ-Circ، بذریعہ QPerfect

کوانٹم کمپیوٹرز کو کلاسیکی طور پر نقل کرنے کا چیلنج یہ ہے کہ ہر الجھا ہوا کوئبٹ جو ہم شامل کرتے ہیں وہ میموری کی مقدار کو دگنا کردیتا ہے جس کی ہمیں کوانٹم سسٹم کی نمائندگی کرنے کی ضرورت ہوتی ہے۔ میموری کی مجموعی ضرورت کو کم کرنے کا ایک طریقہ یہ ہے کہ سسٹم کو مکمل طور پر بیان نہ کیا جائے۔ یادداشت کی ضرورت اب بھی تیزی سے بڑھ رہی ہے، لیکن چھوٹی تعداد کو دوگنا کیا جا رہا ہے۔ مزید کوئبٹس کی تقلید کا دوسرا طریقہ یہ ہے کہ ان کارروائیوں کو محدود کیا جائے جن پر عمل درآمد کیا جا سکتا ہے، جیسا کہ کلیفورڈ سمیلیٹر کا معاملہ ہے، جو کئی ہزار کوئبٹس کی نقل کر سکتا ہے۔ 

MIMIQ-Circ آپریشن کے مکمل سیٹ کے ساتھ جزوی ریاستی جگہ کا استعمال کرتے ہوئے پہلے نقطہ نظر کی پیروی کرتا ہے۔ qubit شمار کلفورڈ سمیلیٹر جتنا زیادہ نہیں ہے، پھر بھی یہ دوسرے سمیلیٹروں سے بہت زیادہ ہے۔ 

MIMIQ-Circ دراصل سمیلیٹروں کا ایک چھوٹا خاندان ہے: ایک سٹیٹ ویکٹر سمیلیٹر اور ایک MPS سمیلیٹر۔

اسٹیٹ ویکٹر سمولیشن

موجودہ آزمائشی مدت کے دوران، QPerfect اپنے سٹیٹ ویکٹر سمیلیٹر کو صرف 32 کیوبٹس اور شاٹ کی حد 2 تک محدود کر رہا ہے۔16. یہ حقیقت میں اسٹیٹ ویکٹر کو واپس نہیں کرتا ہے، جو پیمائش سے پہلے کیوبٹس کی حالت کی نمائندگی کرتا ہے، لیکن یہ پائپ لائن میں ہے اور اس دوران اسے حاصل کرنے کا ایک طریقہ موجود ہے۔ ابھی کے لیے، یہ شمار کے طور پر ایک نمونہ واپس کرتا ہے، گویا آپ QASM سمیلیٹر استعمال کر رہے ہیں۔ 

دلچسپ بات یہ ہے کہ میں نے سمیلیٹروں کی مقامی تنصیبات کا موازنہ کلاؤڈ ہوسٹڈ MIMIQ-Circ سمیلیٹر سے کیا۔ اس نے MIMIQ-Circ کو ایک خاص نقصان پہنچایا کیونکہ ڈیٹا کو انٹرنیٹ کے ذریعے ایک چکر لگانا پڑتا تھا۔ 

میں نے QPE اور HHL سرکٹس کے خلاف سمیلیٹروں کا تجربہ کیا، جو آپ کو ملنے والے گہرے ترین کوانٹم سرکٹس میں سے کچھ ہیں۔ سب سے چھوٹے پیمانے پر، مقامی نفاذ تیز تر تھے۔ لیکن جیسے ہی میں نے qubit کی تعداد میں اضافہ کیا، MIMIQ-Circ انٹرنیٹ کے مسئلے کے ساتھ بھی تیز تر ہوتا گیا۔ 

یہ بتانے کے لیے کہ یہ QPE کے ساتھ کتنی جلدی ہوتا ہے، میں نے مالیکیولر ہائیڈروجن کا استعمال کیا، جو کہ سب سے چھوٹا ممکنہ مالیکیول ہے جسے ہم استعمال کر سکتے ہیں۔ ایک درست حساب کتاب کرنے کے لیے، ہمیں کل نو کیوبٹس کی ضرورت ہے۔ اور کل نو qubits کے ساتھ، MIMIQ-Circ over the cloud پہلے ہی مقامی سمیلیٹرز سے تیز تھا۔ HHL کے ساتھ، MIMIQ-Circ نے ایک مقامی سمیلیٹر کو 15 qubits پر باندھا اور اسے 16 qubits پر پیچھے چھوڑ دیا۔

MIMIQ-Circ اتنا موثر ہے کہ نیٹ ورک میں تاخیر کے ساتھ بھی یہ مقامی سمیلیٹروں کو پیچھے چھوڑ دیتا ہے۔ اہم بات یہ ہے کہ MIMIQ-Cirq کے نتائج مقامی سمیلیٹروں سے ملتے ہیں، جس سے یہ اعتماد پیدا ہوتا ہے کہ یہ حقیقت میں کام کرتا ہے۔

ایم پی ایس سمولیشن

یہ ٹینسر نیٹ ورک سمیلیٹر ہے جو قیاس کے طور پر سینکڑوں کیوبٹس کی نقل کر سکتا ہے۔ لیکن آپ ایسا کہیں اور نہیں کر سکتے، اس لیے میرے پاس کوانٹم سرکٹس نہیں ہیں جو صرف ارد گرد پڑے ہوں۔ خوش قسمتی سے، SWAP ٹیسٹ نامی سب روٹین کا استعمال کرتے ہوئے بڑے پیمانے پر سرکٹ بنانا آسان ہے۔ لہذا، میں نے ایک بڑا سرکٹ بنایا، اسے چلایا، اس کو بڑھایا، اور اسے دوبارہ اس وقت تک دوڑایا جب تک کہ MIMIQ-Circ آخرکار ٹوٹ نہ جائے۔

MIMIQ-Circ نے صرف 1401 منٹ سے کم وقت میں 6-کوبٹ سرکٹ پر کارروائی کی۔ 

کہیں 1401 اور 1421 qubits کے درمیان کہیں 700 اور 710 کنٹرولڈ-SWAP گیٹس کے ساتھ، MIMIQ-Circ آخر کار رن ٹائم غلطیاں واپس کرنا شروع کر دیتا ہے۔ یہ آپ کے اوسط کوانٹم کمپیوٹر سمیلیٹر سے تقریباً 1400 qubits زیادہ ہے۔

اہم بات یہ ہے کہ چھوٹے پیمانے پر، MIMIQ-Circ کے نتائج مقامی سمیلیٹرز سے ملتے ہیں۔ بدقسمتی سے، دوسرے سمیلیٹر بہت دور تک نہیں بڑھتے ہیں۔ تاہم، SWAP ٹیسٹ کی تصدیق کرنا آسان ہے، اور ایسا لگتا ہے کہ MIMIQ-Circ چھوٹے پیمانے پر دوسرے سمیلیٹروں کے مقابلے میں بڑے پیمانے پر بہت بہتر ہے۔

لوکل سمولیشن بمقابلہ نیٹ ورک لیٹنسی

نیٹ ورک لیٹنسی کے مسئلے کو حل کرنے کے لیے، جہاں آپ کو پورے انٹرنیٹ پر ڈیٹا راؤنڈ ٹرپ بھیجنا پڑتا ہے، QPerfect نے کہا کہ وہ بیچ جابز، ویریشنل الگورتھم سپورٹ، اور مقامی 20-کوبٹ اسٹیٹ ویکٹر سمیلیٹر پر کام کر رہے ہیں۔ میں نے جو دیکھا ہے اس سے، ایک مقامی سمیلیٹر کو آرام سے دوسرے مقامی متبادلات کو پیچھے چھوڑنا چاہیے۔ بونس کے طور پر، آپ کو انٹرنیٹ پر اپنا ڈیٹا بھیجنے کی ضرورت نہیں ہوگی، جو ہر کوئی نہیں کرنا چاہتا، ویسے بھی۔ 

نتیجہ

MIMIQ-Circ کو ہر اس کوانٹم سرکٹ کی تقلید کرنے کے قابل ہونا چاہئے جسے ہم ممکنہ طور پر آج موجود ہر کوانٹم کمپیوٹر پر چلا سکتے ہیں، بشمول دو 1000+ پروسیسرز جو عوامی طور پر دستیاب نہیں ہیں۔ درحقیقت، MIMIQ-Circ کے ان پروسیسرز پر دو بڑے فائدے ہیں:

1. کوئی شور نہیں ہے۔ کوانٹم ایرر تصحیح کی غیر موجودگی میں، جو ہمارے پاس پیداوار میں نہیں ہے، MIMIQ-Circ کو 1000+ پروسیسرز سے بہتر ہونا چاہیے۔
2. MIMIQ-Circ میں آل ٹو آل کوئبٹ کنیکٹیویٹی ہے۔ اگرچہ 1000+ پروسیسرز میں سے ایک میں آل ٹو آل کنیکٹیویٹی کی صلاحیت ہے، اس کی تصدیق نہیں ہوئی ہے، اور دوسرے میں یقینی طور پر ایسا نہیں ہے۔

اگرچہ میں نے MIMIQ-Circ کے تناؤ کی جانچ پر توجہ مرکوز کی، لیکن اس بات کا اعادہ کرنا ضروری ہے کہ اس کے نتائج مقامی سمیلیٹرز کے نتائج کے ساتھ ملتے ہیں۔ چھوٹے پیمانے پر جہاں دوسرے سمیلیٹر کام کر سکتے ہیں، اس بات کی تصدیق کرنا آسان ہے کہ MIMIQ-Circ کام کرتا ہے۔ اور بڑے پیمانے پر، SWAP ٹیسٹ کے نتائج امید افزا ہیں۔ ایسا لگتا ہے کہ MIMIQ-Circ تیز، درست اور اپنی ایک لیگ میں ہے۔

برائن این سیگل ویکس ایک آزاد کوانٹم الگورتھم ڈیزائنر اور ایک آزاد مصنف ہے۔ کوانٹم ٹیکنالوجی کے اندر. وہ کوانٹم کمپیوٹنگ کے شعبے میں اپنی شراکت کے لیے جانا جاتا ہے، خاص طور پر کوانٹم الگورتھم کے ڈیزائن میں۔ اس نے متعدد کوانٹم کمپیوٹنگ فریم ورکس، پلیٹ فارمز اور افادیت کا جائزہ لیا ہے اور اپنی تحریروں کے ذریعے اپنی بصیرت اور نتائج کا اشتراک کیا ہے۔ Siegelwax ایک مصنف بھی ہیں اور اس نے "Dungeons & Qubits" اور "Choose Your Own Quantum Adventure" جیسی کتابیں لکھی ہیں۔ وہ باقاعدگی سے میڈیم پر کوانٹم کمپیوٹنگ سے متعلق مختلف موضوعات کے بارے میں لکھتے ہیں۔ اس کے کام میں کوانٹم کمپیوٹنگ کی عملی ایپلی کیشنز، کوانٹم کمپیوٹنگ پروڈکٹس کے جائزے، اور کوانٹم کمپیوٹنگ کے تصورات پر بات چیت شامل ہے۔

اقسام:
کمانٹم کمپیوٹنگ, تحقیق, سافٹ وئیر

ٹیگز:
برائن سیگل ویکس, MIMIQ-Circ, کیو پرفیکٹ

• SEO سے چلنے والا مواد اور PR کی تقسیم۔ آج ہی بڑھا دیں۔
• پلیٹو ڈیٹا ڈاٹ نیٹ ورک ورٹیکل جنریٹو اے آئی۔ اپنے آپ کو بااختیار بنائیں۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• پلیٹوآئ اسٹریم۔ ویب 3 انٹیلی جنس۔ علم میں اضافہ۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• پلیٹو ای ایس جی۔ کاربن، کلین ٹیک، توانائی ، ماحولیات، شمسی، ویسٹ مینجمنٹ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• پلیٹو ہیلتھ۔ بائیوٹیک اینڈ کلینیکل ٹرائلز انٹیلی جنس۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• ماخذ: https://www.insidequantumtechnology.com/news-archive/quantum-simulator-leap-looking-at-mimiq-circ-by-qperfect/