By ブライアン・シーゲルワックス 投稿日: 13 年 2024 月 XNUMX 日
Classiq プラットフォームは、複雑なアルゴリズムのための大規模な量子回路を合成する簡単な方法を提供します。実際、ターゲットの量子コンピューターがエラーを返すほど大規模な回路を迅速かつ簡単に合成できます。非常に深く実行されている回路からは「ノイズ」さえ返されない可能性がありますが、エラーはこれらの回路がまったく実行できないことを示しています。
問題には 20 つの段階があります。たとえ小さな量子回路であっても、すべての演算でエラーが発生する可能性があります。エラーが蓄積すると、結果はすぐに役に立たなくなります。回路が大きくなるにつれて、量子情報を維持できる期間の限界に達する危険性があります。これは、アルゴリズムを完了する時間がないことを意味します。わずか 5 分のバッテリー寿命で XNUMX 分の YouTube 動画を見たいと想像してみてください。それはできません。量子コンピューターを接続することも、充電して続行することもできません。アルゴリズム全体を時間内に実行することは不可能です。そして、回路が非常に大規模になると、制御システムがアルゴリズムを実行しようとさえしないことを示す前述のエラー メッセージが表示されることがよくあります。
現在、Classiq チームは、このプラットフォームが大規模な回路を合成するだけでなく、最も人気のある量子コンピューティング フレームワークである Qiskit よりも効率的に合成できることを示唆しているようです。この主張は 1 つの理由から重要です。2) 浅い回路は深い回路よりも高速に実行されます、3) 課金がランタイムに基づいている場合、より高速なランタイムによりコストを大幅に節約できます、4) 操作が少ないため、修正が必要なエラーも少なくなります、XNUMX) 量子コンピュータとして成熟し、より大きなアルゴリズムを実行できるようになると、より小さな回路が最初に役に立ちます。
あり クラシック ノート HHL アルゴリズムを使用して、Classiq プラットフォームと Qiskit を比較します。効率の違いを確認したい場合、HHL アルゴリズムはそれらの違いを強調するのに十分なほど大規模です。
HHL アルゴリズム
Harrow-Hassidim-Lloyd アルゴリズム (HHL アルゴリズム) は、最もよく知られている古典的なアルゴリズムよりも指数関数的に高速化して連立一次方程式を解くことが期待されています。これらの方程式は科学や工学に広く応用できます。
問題は、HHL 回路は、たとえ最小のおもちゃの問題であっても、信じられないほど奥が深いことです。現在の量子コンピューターで結果ではなくエラーを返す回路を実証したい場合、これはそれを試みるアルゴリズムです。
クラシックノートブック
私たちは、忠実度、回線の深さ、CX カウントという 3 つの主要な指標に注目しています。忠実度は、結果が正確な解にどれだけ近いかを表します。回路のサイズが大きいため、すべてを古典的に計算する必要があります。回路の深さは、現在の量子コンピューターの限界を超える、または限界を超えるすべての演算を実装するために必要なタイム ステップ数を示します。 CX カウントは、マルチ量子ビット操作は例外的にエラーが発生しやすいため、その操作の数を示します。
| クラシック | キスキット | |
| 忠実 | 視聴者の３８%が | 視聴者の３８%が |
| 回路の深さ | 3527 | 81016 |
| CX カウント | 1978 | 159285 |
Classiq 回路は、はるかに少ない回路深さとはるかに少ない CX 操作で、より優れた忠実度を示します。実行するにはまだ大きすぎますが、Qiskit の回路よりははるかに実用に近づいています。重要なのは、古典的に計算された忠実度は、Classiq の回路が単に小さいだけでなく、実際には、この縮小されたサイズでも選択された問題を解決するように設計されていることを強調していることです。
自然な懐疑論
Classiq のノートブックを信頼する場合の問題は、Classiq チームが独自のソリューションを提供するだけでなく、Qiskit のソリューションも提供していることです。彼らは明らかに、Classiq プラットフォームの見栄えを良くしたいと考えているため、Qiskit を使用するが Classiq チームによって開発されたものではない HHL の実装に対して彼らの主張を検証することが重要です。
キスキットのノートブック
実装を見つけるのが最も簡単なのは、 Qiskit の HHL チュートリアルこれにより、Qiskit チームのコードを使用して Classiq の問題を解決できるようになります。このノートブックには 2 つのアプローチが含まれています。1 つはより大きな回路を生成しますが精度が高く、もう 1 つは精度を犠牲にして小さな回路を生成します。
| クラシック | ClassicのQiskit | キスキットナイーブ | キスキット・トリディ | |
| 回路の深さ | 3527 | 81016 | 272759 | 40559 |
| CX カウント | 1978 | 159285 | 127360 | 25812 |
Classiq 回路は、3 つの Qiskit 回路すべてよりも大幅に小さいだけでなく、Qiskit の Naive および Tridi 回路よりも必要な量子ビットが 1 つ少なくなります。
忠実度が高いため、Classiq の Qiskit 実装は、Qiskit Tridi 実装よりも Qiskit Naive 実装に比べて優れています。 CX カウントは 25% 高くなりますが、量子ビットが 70 つ少ないため、回路の深さは XNUMX% 低くなります。現在、誤り訂正された量子コンピューターがあれば、Classiq の Qiskit 実装は、Qiskit 独自の高忠実度実装よりも高速に実行され、ハードウェア アクセス コストが低くなることを意味します。
結論: Classic は持ちこたえる
少なくともこの特定の事例に関しては、Classiq の主張は成り立ちます。 HHL は実装が簡単なだけでなく、回路規模も大きく異なります。 Classiq の回路は、3 つの Qiskit 代替回路よりも高速に動作するだけでなく、IBM Quantum を使用することでコストも削減されます。そして、量子コンピューティングのハードウェアが改善されるにつれて、Classiq の実装は、ここにある 4 つの実装のうち最初に役立つものになるでしょう。
ブライアン・N・シーゲルワックス 独立した量子アルゴリズム設計者であり、フリーライターでもあります。 量子技術の内部。彼は、量子コンピューティングの分野、特に量子アルゴリズムの設計における貢献で知られています。彼は数多くの量子コンピューティングのフレームワーク、プラットフォーム、ユーティリティを評価し、著書を通じて洞察や発見を共有してきました。シーゲルワックスは作家でもあり、「Dungeons & Qubits」や「Choose Your Own Quantum Adventure」などの本を書いています。彼は量子コンピューティングに関連するさまざまなトピックについて定期的に Medium に執筆しています。彼の仕事には、量子コンピューティングの実際の応用、量子コンピューティング製品のレビュー、量子コンピューティングの概念に関する議論が含まれます。
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- 情報源： https://www.insidequantumtechnology.com/news-archive/efficient-synthesis-of-massive-quantum-circuits-an-overview-of-the-classiq-system/
