Tôi thích DI CHUYỂN nó, DI CHUYỂN nó với IQM Deneb của Brian Siegelwax - Inside Quantum Technology

Tôi thích DI CHUYỂN nó, DI CHUYỂN nó với IQM Deneb của Brian Siegelwax – Inside Quantum Technology

Dấu thời gian: Ngày 26 tháng 2024 năm 7 00:XNUMX sáng
Nền tảng Deneb của Máy tính lượng tử IQM cho phép người dùng chạy các mô phỏng hiệu quả.

By Brian Siegelwax đăng ngày 26 tháng 2024 năm XNUMX

IQM Deneb 6 qubit có một hoạt động mà tôi đảm bảo rằng bạn chưa từng thấy trước đây trên máy tính lượng tử. Nó tên là MOVE, và tôi thích nó.

Cảm hứng

Nguồn cảm hứng cho IQM Deneb đến từ mong muốn “mô phỏng hiệu quả động lực học của các hệ thống NMR có kích thước nano.” Nhóm nghiên cứu đã đề xuất một loại chip tích hợp dành riêng cho ứng dụng (ASIC) lượng tử tương đương để thực hiện điều đó mà họ gọi là “máy tính lượng tử đồng thiết kế”. Nói cách khác, IQM Deneb được thiết kế đặc biệt để giải quyết các vấn đề liên quan đến NMR. Những vấn đề này có ứng dụng thực tế trong sinh học, hóa học, khoa học vật liệu và y học. Và nếu bạn đọc bài báo, thì cũng có một mối quan hệ thú vị với cảm biến lượng tử trạng thái rắn, sử dụng các tâm khuyết nitơ (NVC) trong kim cương để đạt được độ phân giải ở cấp độ nano trong việc phát hiện và kiểm soát các spin hạt nhân.

Bất chấp mục đích đặc biệt mà IQM Deneb dự định ban đầu, nó vẫn là một máy tính lượng tử siêu dẫn phổ quát. Nhưng nếu bạn có thể tưởng tượng một máy tính lượng tử siêu dẫn có khả năng kết nối tất cả với tất cả, giống như sử dụng trình mô phỏng máy tính lượng tử, thì đó là IQM Deneb. Đại loại thế.

Bản địa và không phải bản địa

IQM Deneb không có khả năng kết nối toàn diện thực sự nhưng nó có các qubit được bố trí xung quanh bộ cộng hưởng trung tâm. Bạn DI CHUYỂN một qubit đến bộ cộng hưởng trung tâm, từ đó cổng CZ có thể được áp dụng cho bất kỳ hoặc tất cả các qubit khác. Sau đó, bạn DI CHUYỂN qubit trở lại để thực hiện các hoạt động từng qubit đơn, cũng như DI CHUYỂN các qubit khác, từng qubit khác, đến bộ cộng hưởng trung tâm.

Mặc dù hành động logic là khác nhau nhưng MOVE có tính chất vật lý giống hệt với thao tác iSWAP. MOVE và iSWAP khác với SWAP ở chỗ chúng có nguồn gốc, trong khi cổng SWAP không có nguồn gốc và yêu cầu thực hiện ba thao tác CNOT ồn ào. Bộ cộng hưởng trung tâm chỉ cho phép hoạt động MOVE và CZ, trong khi các qubit chỉ cho phép hoạt động MOVE và một qubit. Do đó, tất cả kết nối qubit đều phụ thuộc vào bộ cộng hưởng trung tâm.

IQM mô tả hai MOVE tương đương với một SWAP, nhưng đặc tính đó thay đổi đặc tính của MOVE. Tùy thuộc vào khả năng kết nối của máy tính lượng tử siêu dẫn, một SWAP trên mạch lượng tử của bạn thực sự có thể yêu cầu một số SWAP trên phần cứng thực. Nhưng khi bạn CHUYỂN một qubit đến bộ cộng hưởng trung tâm, nó sẽ có khả năng kết nối tất cả với tất cả và không yêu cầu thêm bất cứ điều gì. Một cặp MOVE là đủ.

khả năng mở rộng

Kích thước của bộ cộng hưởng trung tâm buộc các qubit phải cách xa nhau hơn bình thường, điều này có lợi trong việc giảm nhiễu xuyên âm giữa chúng. IQM ước tính rằng họ có thể mở rộng quy mô bộ xử lý theo tỷ lệ 1:20 giữa bộ cộng hưởng trung tâm và qubit. Và giống như một qubit siêu dẫn thường được kết nối với nhiều qubit khác, một qubit cũng có thể được kết nối với nhiều hơn một bộ cộng hưởng trung tâm, cho phép kết nối với hơn 20 qubit.

dịch mã

Với tuyên bố từ chối trách nhiệm rằng bộ chuyển mã chưa được tối ưu hóa, tuy nhiên nó đã tìm thấy những hiệu quả thú vị. Giống như các bộ chuyển mã khác, nó trượt các hoạt động qubit đơn sang trái nhất có thể. Nhưng điều thú vị là số lượng cổng CZ mà nó có thể tìm thấy để áp dụng khi một qubit nằm trong bộ cộng hưởng trung tâm. Ngay cả khi không thể giảm số lượng cổng CZ, nó vẫn tìm cách giảm thiểu số lần qubit phải DI CHUYỂN. Nó cũng có thể xác định các hoạt động không cần thiết ở cuối mạch và loại bỏ chúng.

Kết quả IQM Deneb

Tôi đã có thể thử năm thuật toán trong thời gian dùng thử. Kết quả của trạng thái GHZ sáu qubit là chính xác và phù hợp với mức nhiễu mà bạn mong đợi từ máy tính lượng tử siêu dẫn trước khi áp dụng biện pháp giảm thiểu lỗi đo lường. Ví dụ QAOA của họ hội tụ chỉ trong khoảng hai phút, đây là tốc độ nhanh nhất tôi từng thấy khi sử dụng phần cứng thực. Kiểm tra SWAP chính xác nhưng ồn ào, điều này được mong đợi với độ sâu mạch liên quan đến Kiểm tra SWAP. 

Vì tốc độ của những thí nghiệm này nên tôi bắt đầu ứng biến. Một Biến đổi Fourier lượng tử (QFT) sáu qubit đã được thực thi, vì vậy sau đó tôi đã chạy mạch Ước tính pha lượng tử (QPE) sáu qubit. Nó cũng thực hiện. Do độ sâu của mạch nên đây không phải là những bài kiểm tra định tính mà là những bài kiểm tra giới hạn của Deneb. Một lần nữa, bất chấp mục đích đặc biệt mà nó dự định ban đầu, nó vẫn là một máy tính lượng tử phổ quát có đầy đủ khả năng.

Kết luận: Đến Deneb hay không Deneb

Với quyền truy cập chuyên dụng – như được giải thích trong “Cộng hưởng với cộng hưởng IQM– IQM Deneb nhanh. Trong thời gian dùng thử, tôi đã hoàn thành 121 công việc, trong đó có 2 lần chạy ví dụ QAOA của họ. Tôi đang xem trình giám sát công việc trong quá trình chạy QAOA và cứ sau vài giây, lần lặp tiếp theo lại xếp hàng. Do đó, như đã lưu ý trước đó, 2 vấn đề Max-Cut đã được giải quyết trong khoảng 2 phút mỗi vấn đề mặc dù cần lần lặp lại lần lượt là 54 và 50.

Nhưng ngôi sao thực sự của chương trình – và cấu trúc liên kết, xin thứ lỗi cho cách chơi chữ – là toán tử MOVE. Mặc dù bộ chuyển mã hoạt động tốt hơn nhưng thiết kế mạch thủ công vẫn rất sáng sủa. Khi bạn di chuyển một qubit đến bộ cộng hưởng trung tâm, nó sẽ đột nhiên có khả năng kết nối với tất cả các qubit khác. Khả năng kết nối cao nhất mà bạn có thể tìm thấy trên bất kỳ máy tính lượng tử siêu dẫn nào khác là 1:4, nhưng bạn có thể thấy khả năng kết nối kém như 1:1. Trong tương lai gần, IQM có thể cung cấp khả năng kết nối 1:19, điều này sẽ thực sự thú vị khi chơi.

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, nghiên cứu

tags:
Brian Siegelwax, IQM, IQM Deneb

Dấu thời gian:

Thêm từ Công nghệ lượng tử bên trong