Làm cho máy tính lượng tử rẻ hơn và đắt hơn - Đánh giá Fire Opal của Q-CTRL: Tác giả Brian Siegelwax - Công nghệ lượng tử bên trong

Làm cho máy tính lượng tử rẻ hơn và đắt hơn - Đánh giá Fire Opal của Q-CTRL: Tác giả Brian Siegelwax – Inside Quantum Technology

Dấu thời gian: ngày 21 tháng 2024 năm 6 00:XNUMX sáng
Hình ảnh về nền tảng Fire Opal của Q-CTRL và tuyên bố của nền tảng này giúp sử dụng điện toán lượng tử rẻ hơn.
By Tác giả khách đăng ngày 21 tháng 2024 năm XNUMX

Bài viết này bắt đầu với mục đích trình bày cách sử dụng Q-CTRL Opal lửa ứng dụng có thể giúp bạn tiết kiệm tiền khi truy cập phần cứng máy tính lượng tử. Và nó sẽ bắt đầu làm điều đó. Nhưng khi quá trình thử nghiệm diễn ra thường xuyên, một bước ngoặt bất ngờ đã được phát hiện trong quá trình thử nghiệm. 

Hình minh họa cách Fire Opal của Q-CTRL hoạt động để tìm ra các giải pháp sáng tạo.

Hình minh họa cách Fire Opal của Q-CTRL hoạt động để tìm ra các giải pháp sáng tạo. (PC Q-CTRL)

Đầu tiên: Tiết kiệm tiền đáng kể

Q-CTRL đã xuất bản một bài viết có tiêu đềGiảm chi phí tính toán lượng tử 2,500 lần với Fire Opal” trong đó họ tuyên bố “các ước tính đã tăng từ mức dự kiến ​​là 89,205 USD cho một lần chạy thuật toán QAOA xuống chỉ còn 32 USD” bằng cách sử dụng bộ giải QAOA của Fire Opal.

Không cần kỹ thuật, QAOA sử dụng mạch lượng tử được tham số hóa. Chúng ta đoán các thông số rồi chạy mạch. Dựa trên kết quả, chúng tôi điều chỉnh lặp đi lặp lại các tham số và chạy lại mạch cho đến khi đạt được lời giải gần đúng có thể chấp nhận được. 

Điều chúng tôi quan tâm ở đây là chi phí chạy mạch đó. Mỗi lần chúng tôi chạy mạch đó, chúng tôi phải chịu chi phí đó. Do đó, mục tiêu của chúng tôi là chạy thuật toán này với số lần lặp ít nhất có thể. Làm như vậy vừa nhanh hơn vừa rẻ hơn.

Cá nhân tôi đã so sánh bộ giải QAOA của Fire Opal với hai bộ giải QAOA khác và chắc chắn rằng Fire Opal đã giảm số lần lặp này. Fire Opal cải thiện đáng kể chất lượng kết quả của mỗi lần lặp để bạn thực sự đạt được giải pháp gần đúng. Thành thật mà nói, tôi đã từ bỏ hai cách giải còn lại. Vì vậy, mặc dù cá nhân tôi sẽ không chi 90,000 đô la chỉ để xác minh yêu cầu 2500X của Q-CTRL, nhưng tôi có thể xác minh rằng Fire Opal dừng chạy mạch khi nó đạt được giải pháp gần đúng, trong khi tôi không thể xác minh rằng những người giải quyết khác nhận được ở đó chút nào. Hình ảnh nổi bật ở đầu bài viết này đến từ Q-CTRL và hiển thị mức tiết kiệm 5700X, nhưng nó không có bài viết liên quan để liên kết đến.

Thứ hai: Chi tiêu nhiều tiền hơn

Tuy nhiên, điều chúng ta thực sự nên quan tâm là các thuật toán dành cho điện toán lượng tử có khả năng chịu lỗi (FTQC). Các thuật toán này mất nhiều thời gian để thực thi đến mức máy tính lượng tử ngày nay phát ra tiếng ồn lớn. Mặc dù chúng tôi thường tập trung vào chất lượng của kết quả hoặc việc thiếu kết quả nhưng chúng tôi cũng có thể cần xem xét thời gian chạy. Mô hình giá có thể dựa trên số lần chúng tôi chạy mỗi mạch nhưng cũng có thể dựa trên thời gian chạy. Nếu Fire Opal có thể cải thiện hiệu suất thực thi mạch thì điều đó có thể giúp giảm chi phí liên quan đến thời gian chạy.

Tôi sử dụng Nền tảng Classiq SDK Python để tổng hợp các mạch lớn, chẳng hạn như các mạch cần thiết cho ước tính pha lượng tử (QPE). Nếu chúng tôi muốn xem Fire Opal rẻ hơn bao nhiêu, chúng tôi sẽ cần chạy các mạch lớn nhất có thể để có thể thấy mức độ lan tỏa rõ ràng.

Tôi bắt đầu với hydro phân tử (H2) với một qubit đếm. Nếu bạn chưa quen, QPE tính toán năng lượng trạng thái cơ bản của các phân tử bằng cách sử dụng một thanh ghi (qubit dữ liệu) để biểu thị phân tử và một thanh ghi (đếm qubit) để xác định độ chính xác của giải pháp. Lý tưởng nhất là chúng tôi muốn sử dụng tám qubit đếm cho H2, nhưng tôi đã thử nghiệm điều đó và phần cứng hiện tại không thể xử lý được. H2 chỉ yêu cầu một qubit dữ liệu, vì vậy mạch đầu tiên này chỉ sử dụng tổng cộng hai qubit.

Cả Qiskit và Fire Opal đều sử dụng bảy giây IBM Thời gian chạy lượng tử. Tuy nhiên, Fire Opal tự động áp dụng giảm thiểu lỗi, khiến thời gian chạy mất thêm 21 giây. Công bằng mà nói, tôi đã áp dụng giải pháp tương đương của Qiskit, được gọi là M3 và M3 chỉ sử dụng thêm 11 giây thời gian chạy. Đối với H2 có một qubit đếm, Qiskit thực sự đã giành chiến thắng trong cuộc so sánh thời gian chạy.

Nhưng sau đó tôi đã thử H2 với hai qubit đếm. Các qiskit công việc thất bại, trong khi công việc Fire Opal hoàn thành với độ chính xác đủ để bạn có thể ước tính đại khái giải pháp. Độ chính xác còn xa mới đạt được mức cần thiết, nhưng ít nhất nó cũng ở đúng sân bóng. 

Và trong đó có sự thay đổi bất ngờ. Chi phí của công việc Qiskit thất bại là 0.00 USD. Trớ trêu thay, vì công việc Fire Opal đã hoàn thành nên nó lại đắt hơn rất nhiều khi sử dụng gói cao cấp IBM Quantum.

Hơn nữa, Fire Opal có thể vượt qua H2 bằng hai qubit đếm. Cá nhân tôi đã đẩy nó lên H2 với 6 qubit đếm cũng như oxy phân tử (O2) – đòi hỏi 11 qubit dữ liệu – với 2 qubit đếm. O2 với 2 qubit đếm đã tiêu tốn 4 phút 28 giây trong thời gian chạy Lượng tử của IBM và kết quả vẫn giúp bạn đi đúng hướng. Việc đẩy thêm sẽ trả về các thông báo lỗi từ IBM Quantum.

Do đó, mạch QPE lớn nhất có thể chạy trên phần cứng hiện tại, tiêu tốn 268 giây thời gian chạy ở mức 1.60 USD/giây, có giá 428.80 USD khi sử dụng Fire Opal với quyền truy cập cao cấp vào phần cứng IBM Quantum hoặc 0.00 USD nếu không có Fire Opal vì công việc sẽ thất bại.

Kết luận: Fire Opal không nhất thiết phải rẻ hơn

Họ nói rằng “lượng tử” không trực quan và nó không bao giờ làm bạn thất vọng. Thay vì rẻ hơn do chạy ít lần lặp hơn hoặc rút ngắn thời gian chạy, Fire Opal lại đắt hơn vì bạn có thể đẩy nó đi xa hơn. Bạn có thể chạy một thuật toán có thể tốn tới 90,000 đô la vì nó sẽ không có giá gần mức đó. Và bạn có thể chạy các mạch mà nếu không sẽ bị lỗi mà không tốn kém gì. Do đó, Fire Opal đắt hơn chỉ đơn giản là do thực tế hoạt động. 

Brian N. Siegelwax là Nhà thiết kế thuật toán lượng tử độc lập và là nhà văn tự do cho Công nghệ lượng tử bên trong. Ông được biết đến với những đóng góp cho lĩnh vực điện toán lượng tử, đặc biệt là trong việc thiết kế các thuật toán lượng tử. Anh ấy đã đánh giá nhiều khung, nền tảng và tiện ích điện toán lượng tử, đồng thời đã chia sẻ những hiểu biết và phát hiện của mình thông qua các bài viết của mình. Siegelwax cũng là một tác giả và đã viết những cuốn sách như “Dungeons & Qubits” và “Chọn cuộc phiêu lưu lượng tử của riêng bạn”. Anh ấy thường xuyên viết trên Medium về nhiều chủ đề khác nhau liên quan đến điện toán lượng tử. Công việc của ông bao gồm các ứng dụng thực tế của điện toán lượng tử, đánh giá các sản phẩm điện toán lượng tử và thảo luận về các khái niệm điện toán lượng tử.

DANH MỤC: Bài viết của khách, lượng tử ánh sáng, Tính toán lượng tử

tags: Brian Siegelwax, Opal lửa, Q-CTRL

Dấu thời gian:

Thêm từ Công nghệ lượng tử bên trong