Het Classiq Platform biedt eenvoudige manieren om enorme kwantumcircuits voor complexe algoritmen te synthetiseren. In feite kun je snel en eenvoudig circuits synthetiseren die zo groot zijn dat je doel-kwantumcomputer een foutmelding zal geven. Het kan zijn dat het niet eens 'ruis' retourneert als circuits zo diep werken, maar fouten geven aan dat deze circuits helemaal niet kunnen werken.

Het probleem bestaat uit drie niveaus. Zelfs met kleine kwantumcircuits brengt elke bewerking een kans op fouten met zich mee. Naarmate de fouten zich ophopen, worden de resultaten snel nutteloos. Naarmate de circuits groter worden, loop je het risico de grenzen te bereiken van hoe lang kwantuminformatie kan worden bewaard, wat betekent dat een algoritme geen tijd heeft om te voltooien. Stel je voor dat je een YouTube-video van 20 minuten wilt bekijken met een batterijduur van slechts 5 minuten; je kunt het niet. Je kunt de kwantumcomputer niet aansluiten, noch kun je opladen en doorgaan; je kunt eenvoudigweg niet het hele algoritme op tijd uitvoeren. En omdat de circuits ronduit gigantisch worden, is er vaak een eerder genoemde foutmelding die aangeeft dat het besturingssysteem niet eens zal proberen het algoritme uit te voeren.

Het Classiq-team lijkt nu te suggereren dat het platform niet alleen enorme circuits synthetiseert, maar dat het dit ook efficiënter doet dan Qiskit, het populairste kwantumcomputerframework. Deze bewering is om vier redenen belangrijk: 1) ondiepere circuits werken sneller dan diepere circuits, 2) snellere runtimes kunnen aanzienlijk kosten besparen als de facturering is gebaseerd op runtime, 3) minder bewerkingen betekenen minder fouten die correctie vereisen, en 4) omdat kwantumcomputers volwassen zijn en grotere algoritmen kunnen uitvoeren, zullen de kleinere circuits eerst nuttig worden.

Er is een Klassiek notitieboekje dat het Classiq-platform vergelijkt met Qiskit met behulp van het HHL-algoritme. Als we verschillen in efficiëntie willen zien, is het HHL-algoritme groot genoeg om die verschillen te benadrukken.

Het HHL-algoritme

Het Harrow-Hassidim-Lloyd-algoritme, of HHL-algoritme, belooft systemen van lineaire vergelijkingen op te lossen met een exponentiële versnelling ten opzichte van de bekendste klassieke algoritmen. Deze vergelijkingen genieten een brede toepasbaarheid in wetenschap en techniek.

Het probleem is dat HHL-circuits, zelfs bij de kleinste speelgoedproblemen, ongelooflijk diep zijn. Als je circuits wilt demonstreren die fouten retourneren in plaats van resultaten op de huidige kwantumcomputers, dan is dit het algoritme om dat mee te proberen. 

Het Classiq-notitieboekje

We kijken naar de drie belangrijkste statistieken: betrouwbaarheid, circuitdiepte en CX-aantal. Betrouwbaarheid is hoe dicht het resultaat bij een exacte oplossing ligt; vanwege de grootte van de circuits moet alles klassiek worden berekend. De circuitdiepte geeft aan hoeveel tijdstappen nodig zijn om alle bewerkingen uit te voeren, waardoor de grenzen van de huidige kwantumcomputers worden verlegd of overschreden. CX-tellingen geven het aantal multi-qubit-bewerkingen aan, omdat deze uitzonderlijk foutgevoelig zijn.

Het Classiq-circuit vertoont een betere betrouwbaarheid met veel minder circuitdiepte en veel minder CX-bewerkingen. Hoewel het nog steeds te groot is om te draaien, is het veel dichter bij bruikbaarheid dan het circuit van Qiskit. Belangrijk is dat de klassiek berekende getrouwheid benadrukt dat het circuit van Classiq niet alleen kleiner is, maar dat het in feite nog steeds ontworpen is om het geselecteerde probleem bij deze kleinere omvang op te lossen. 

Natuurlijk scepticisme

Het probleem met het vertrouwen op de notebook van Classiq is dat het Classiq-team niet alleen hun eigen oplossing biedt, maar ook de oplossing van Qiskit. Ze willen uiteraard dat het Classiq-platform er goed uitziet, dus het is belangrijk om hun claim te verifiëren aan de hand van een implementatie van HHL die Qiskit gebruikt, maar die niet door het Classiq-team is ontwikkeld. 

Qiskits notitieboekje

De gemakkelijkst te vinden implementatie is Qiskit's HHL-tutorial, waarmee het probleem van Classiq kan worden opgelost met behulp van de code van het Qiskit-team. Deze notebook biedt twee benaderingen: één die grotere circuits genereert maar nauwkeuriger is, en één die kleinere circuits genereert door nauwkeurigheid op te offeren. 

Het Classiq-circuit is niet alleen aanzienlijk kleiner dan alle drie de Qiskit-circuits, maar vereist ook één qubit minder dan de Naive- en Tridi-circuits van Qiskit. 

Vanwege hun hoge betrouwbaarheid is de Qiskit-implementatie van Classiq beter vergeleken met de Qiskit Naive-implementatie dan de Qiskit Tridi-implementatie. Hoewel het CX-aantal 25% hoger is, is de circuitdiepte 70% lager met één qubit minder. Als we vandaag de dag over foutgecorrigeerde kwantumcomputers zouden beschikken, betekent dit dat de Qiskit-implementatie van Classiq sneller zou werken en lagere hardwaretoegangskosten met zich mee zou brengen dan Qiskits eigen high-fidelity-implementatie.

Conclusie: Classiq houdt stand

In ieder geval voor dit specifieke geval houdt de bewering van Classiq stand. HHL is niet alleen eenvoudig te implementeren, maar het verschil in circuitgrootte is aanzienlijk. Het circuit van Classiq zal niet alleen sneller werken dan drie Qiskit-alternatieven, het zal ook minder kosten via IBM Quantum. En naarmate de quantumcomputerhardware verbetert, zal de implementatie van Classiq de eerste van de vier zijn die bruikbaar wordt.

Brian N. Siegelwax is een onafhankelijke Quantum Algorithm Designer en freelance schrijver voor Binnen Quantum Technologie. Hij staat bekend om zijn bijdragen op het gebied van quantum computing, met name op het gebied van het ontwerp van quantumalgoritmen. Hij heeft talloze kwantumcomputerframeworks, -platforms en -hulpprogramma's geëvalueerd en heeft zijn inzichten en bevindingen gedeeld via zijn geschriften. Siegelwax is ook auteur en heeft boeken geschreven als “Dungeons & Qubits” en “Choose Your Own Quantum Adventure”. Hij schrijft regelmatig op Medium over verschillende onderwerpen die verband houden met quantum computing. Zijn werk omvat praktische toepassingen van quantum computing, recensies van quantum computing-producten en discussies over quantum computing-concepten.

Categorieën:
fotonica, quantum computing

Tags:
Brian Siegelwax, Klassiek, Kiskit, qubits

• Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
• PlatoData.Network Verticale generatieve AI. Versterk jezelf. Toegang hier.
• PlatoAiStream. Web3-intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
• PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Milieu, Zonne, Afvalbeheer. Toegang hier.
• Plato Gezondheid. Intelligentie op het gebied van biotech en klinische proeven. Toegang hier.
• Bron: https://www.insidequantumtechnology.com/news-archive/efficient-synthesis-of-massive-quantum-circuits-an-overview-of-the-classiq-system/