让量子计算变得更便宜、更昂贵——回顾 Q-CTRL 的 Fire Opal：作者：Brian Siegelwax – 量子技术内部

本文首先打算演示如何使用 Q-CTRL 火欧泊 应用的区域 可以为您节省量子计算机硬件访问费用。它将开始这样做。但正如实验很容易发生的那样，在过程中发现了意想不到的转折。 

该图展示了 Q-CTRL 的 Fire Opal 如何寻找创新解决方案。 (PC Q-CTRL)

第一：节省大量资金

Q-CTRL 已发布 一篇文章 题为“使用 Fire Opal 将量子计算成本降低 2,500 倍他们声称，使用 Fire Opal 的 QAOA 求解器，“单次运行 QAOA 算法的预计成本为 89,205 美元，预估仅为 32 美元”。

QAOA 无需了解技术，就使用参数化量子电路。我们猜测参数然后运行电路。根据结果​​，我们迭代调整参数并重新运行电路，直到达到可接受的近似解。 

我们在这里关心的是运行该电路的成本。每次运行该电路时，我们都会产生该成本。因此，我们的目标是以尽可能少的迭代次数运行该算法。这样做既更快又更便宜。

我亲自将 Fire Opal 的 QAOA 求解器与其他两个 QAOA 求解器进行了基准测试，毫无疑问 Fire Opal 减少了迭代次数。 Fire Opal 极大地提高了每次迭代结果的质量，以便您实际上得到近似解决方案。说实话，我放弃了另外两个求解器。因此，虽然我个人不会花费 90,000 美元来验证 Q-CTRL 声称的 2500X，但我可以验证 Fire Opal 在达到近似解时停止运行电路，而我无法验证其他求解器是否得到了根本就在那里。 本文顶部的特色图像来自 Q-CTRL，显示节省了 5700 倍，但没有可供链接的相关文章。

第二：花无限多的钱

然而，我们真正应该感兴趣的是用于容错量子计算（FTQC）的算法。这些算法的执行时间太长，以至于当今的量子计算机返回的噪音非常大。虽然我们通常关注结果的质量或缺乏结果，但我们可能还需要考虑运行时间。价格模型可能基于我们运行每个电路的次数，但也可能基于它运行的时间。如果 Fire Opal 可以提高电路执行的效率，这可能会转化为更低的运行时相关成本。

我使用 Classiq 平台的 开发工具包 合成巨大的电路，例如量子相位估计（QPE）所需的电路。如果我们想了解火蛋白石便宜多少，我们需要运行尽可能最大的电路，以便我们可以看到清晰的价差。

我从带有一个计数量子位的分子氢 (H2) 开始。如果您不熟悉，QPE 使用一个寄存器（数据量子位）来表示分子，并使用一个寄存器（计数量子位）来计算分子的基态能量，以确定解决方案的精度。理想情况下，我们希望对 H2 使用 2 个计数量子位，但我已经对此进行了测试，而当前的硬件无法处理它。 HXNUMX 仅需要一个数据量子位，因此第一个电路总共仅使用两个量子位。

Qiskit 和 Fire Opal 都使用了 7 秒 IBM 量子运行时间。然而，Fire Opal 自动应用了错误缓解，这额外消耗了 21 秒的运行时间。公平地说，我应用了 Qiskit 的等效工具（称为 M3），而 M3 仅额外使用了 11 秒的运行时间。对于具有一个计数量子位的 H2，Qiskit 实际上赢得了运行时比较。

但随后我尝试了使用两个计数量子位的 H2。这 奇斯奇 作业失败，而 Fire Opal 作业以足够的精度完成，您可以粗略地估计解决方案。精度远未达到所需的水平，但至少处于正确的范围内。 

这就是意想不到的转折。失败的 Qiskit 作业的成本为 0.00 美元。具有讽刺意味的是，由于 Fire Opal 工作已经完成，因此使用 IBM Quantum 高级计划时它的成本要高得多。

此外，火蛋白石可以通过两个计数量子位来超越 H2。我个人将其推向具有 2 个计数量子位的 H6 以及具有 2 个计数量子位的分子氧 (O11)（需要 2 个数据量子位）。具有 2 个计数量子位的 O2 消耗了 4 分 28 秒的 IBM Quantum 运行时，结果仍然使您处于正确的范围内。进一步推送会从 IBM Quantum 返回错误消息。

因此，可以在当前硬件上运行的最大 QPE 电路（以每秒 268 美元的价格消耗 1.60 秒的运行时间）使用具有对 IBM Quantum 硬件的高级访问权限的 Fire Opal 的成本为 428.80 美元，或者不使用 Fire Opal 的成本为 0.00 美元，因为作业会失败。

结论：火蛋白石不一定更便宜

他们说“量子”是不直观的，而且它总是令人失望。火蛋白石并没有通过运行更少的迭代或缩短运行时间来降低成本，而是最终变得更加昂贵，因为您可以进一步推动它。您可以运行一个原本可能要花费 90,000 美元的算法，因为它的成本不会接近这个数字。您可以运行否则会失败的电路，而且无需任何成本。因此，仅凭实际工作情况，火欧泊就更昂贵。 

布莱恩·西格尔瓦克斯 是一位独立的量子算法设计师和自由撰稿人 内部量子技术。他以其对量子计算领域的贡献而闻名，特别是在量子算法的设计方面。他评估了许多量子计算框架、平台和实用程序，并通过他的著作分享了他的见解和发现。西格尔瓦克斯也是一位作家，撰写了《地下城与量子比特》和《选择你自己的量子冒险》等书籍。他定期在 Medium 上撰写有关量子计算相关的各种主题的文章。他的工作包括量子计算的实际应用、量子计算产品的评论以及量子计算概念的讨论。

分类： 客座文章, 光电子, 量子计算

标签： 布赖恩·西格尔瓦克斯, 火欧泊, Q-CTRL

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• Sumber: https://www.insidequantumtechnology.com/news-archive/making-quantum-computing-cheaper-and-more-expensive-reviewing-q-ctrls-fire-opal-by-brian-siegelwax/