By Brian Siegel ağdası gönderildi 22 Mart 2024
Birkaç yıl önce kuantum bilgisayar simülatörleri oldukça sınırlıydı. Bir dizüstü bilgisayarda belki yaklaşık 10 kübitin simülasyonunu yapabilirsiniz. Bulut aracılığıyla belki 20 civarında simülasyon yapabilirsiniz. Çalıştırdığınız şeye bağlı olarak, bu düşük kübit sayılarına sahip algoritmaların işlenmesi zaten saatler sürebilir. Aslında bir bulut simülatörünün 10,000 saniyelik çalışma süresi sınırını yalnızca 20 kübit kullanırken keşfettim. Sonunda bir hata mesajı almak için 2.75 saat bekledim.
O zamandan bu yana geçen yıllarda kuantum bilgisayarlar büyük ölçüde gelişti, ancak simülatörleri de aynı şekilde gelişti. Hepsini test etmedim, ancak 30-40 kübit simülasyon yeteneklerine ilişkin iddialara rastlamak yaygındır. Belirli kuantum bilgisayar türlerini ve hatta belirli kuantum bilgisayarlarını taklit eden gürültü modellerine sahip simülatörler olan emülatörlerin de yükselişini gördük.
Son zamanlarda tensör ağlarının kullanımında büyüme gördük. Bu klasik çözücüler 100 kübitten fazlasını simüle edebildiklerini iddia edebilirler. İşte geliyor QMükemmel, onların olduğunu iddia eden MIMIQ-Circ aile Simülatörlerin sayısı yüzlerce kübiti, belki de birkaç bin kübiti işleyebilir. Kısa bir süreliğine erişim izni aldım ve bu zamanı onların iddialarını test etmek için kullandım.
MIMIQ-Circ, QPerfect tarafından
Kuantum bilgisayarlarını klasik olarak simüle etmenin zorluğu, eklediğimiz her dolaşmış kübitin, kuantum sistemini temsil etmek için ihtiyaç duyduğumuz bellek miktarını iki katına çıkarmasıdır. Genel bellek gereksinimini azaltmanın bir yolu, sistemi tam olarak açıklamamaktır. Bellek gereksinimi hâlâ katlanarak artıyor, ancak daha küçük sayılar iki katına çıkıyor. Daha fazla kübiti simüle etmenin bir başka yolu da, birkaç bin kübiti simüle edebilen bir Clifford simülatöründe olduğu gibi, uygulanabilecek işlemleri kısıtlamaktır.
MIMIQ-Circ, tam bir operasyon seti ile kısmi durum uzayını kullanarak ilk yaklaşımı izler. Kübit sayısı Clifford simülatörü kadar yüksek olmasa da diğer simülatörlerden çok daha yüksek.
MIMIQ-Circ aslında küçük bir simülatör ailesidir: bir durum vektörü simülatörü ve bir MPS simülatörü.
Durum Vektörü Simülasyonu
Mevcut deneme süresi boyunca QPerfect, durum vektörü simülatörünü yalnızca 32 kübit ve atış limiti 2 ile sınırlandırıyor16. Aslında ölçümden önce kübitlerin durumunu temsil eden durum vektörünü döndürmüyor, ancak bu hazırlık aşamasında ve bu arada onu elde etmenin bir yolu var. Şimdilik, sanki bir QASM simülatörü kullanıyormuşsunuz gibi, bir örneklemeyi sayım olarak döndürüyor.
İlginç olan, yerel simülatör kurulumlarını bulutta barındırılan MIMIQ-Circ simülatörüyle karşılaştırmış olmamdır. Bu, MIMIQ-Circ'i belirgin bir dezavantaja soktu çünkü verilerin İnternet üzerinden gidiş dönüş yapması gerekiyordu.
Simülatörleri bulabileceğiniz en derin kuantum devrelerinden bazıları olan QPE ve HHL devrelerine karşı test ettim. En küçük ölçeklerde yerel uygulamalar daha hızlıydı. Ancak kubit sayılarını artırdıkça MIMIQ-Circ, İnternet sorununa rağmen daha hızlı hale geldi.
Bunun QPE'de ne kadar hızlı gerçekleştiğini size göstermek için kullanabileceğimiz mümkün olan en küçük molekül olan moleküler hidrojeni kullandım. Kesin bir hesaplama yapabilmek için toplam dokuz kübite ihtiyacımız var. Ve toplam dokuz kübit ile bulut üzerindeki MIMIQ-Circ zaten yerel simülatörlerden daha hızlıydı. MIMIQ-Circ, HHL ile yerel bir simülatörü 15 kübitte eşitledi ve 16 kübitte bunu aştı.
MIMIQ-Circ, ağ gecikmesinde bile yerel simülatörleri geride bırakacak kadar verimlidir. Önemli olan, MIMIQ-Cirq'in sonuçlarının niteliksel olarak yerel simülatörlerle eşleşerek gerçekten işe yaradığına dair güven oluşturmasıdır.
MPS Simülasyonu
Bu, sözde yüzlerce kübiti simüle edebilen tensör ağ simülatörüdür. Ama bunu başka hiçbir yerde yapamazsınız, dolayısıyla ortalıkta o kadar büyük kuantum devrelerim yok. Neyse ki, SWAP Testi adı verilen bir alt yordamı kullanarak devasa bir devre oluşturmak kolaydır. Böylece büyük bir devre kurdum, çalıştırdım, ölçeğini büyüttüm ve MIMIQ-Circ nihayet bozuluncaya kadar tekrar çalıştırdım.
MIMIQ-Circ, 1401 kübitlik bir devreyi 6 dakikadan kısa bir sürede işledi.
1401 ila 1421 kübit arasında ve 700 ila 710 arasında kontrollü SWAP kapısı bulunan MIMIQ-Circ, sonunda çalışma zamanı hatalarını döndürmeye başlıyor. Bu, ortalama kuantum bilgisayar simülatörünüzün kaldırabileceğinden neredeyse 1400 kübit daha fazla.
Daha da önemlisi, küçük ölçeklerde MIMIQ-Circ'in sonuçları niteliksel olarak yerel simülatörlerle eşleşiyor. Maalesef diğer simülatörler çok fazla ölçeklenmiyor. Bununla birlikte, SWAP Testinin doğrulanması kolaydır ve MIMIQ-Circ'in büyük ölçeklerde diğer simülatörlerin küçük ölçeklerde yaptığından çok daha iyi performans gösterdiği görülmektedir.
Yerel Simülasyon ve Ağ Gecikmesi
QPerfect, verileri İnternet üzerinden gidiş-dönüş göndermeniz gereken ağ gecikme sorununu çözmek için toplu işler, değişken algoritma desteği ve yerel bir 20 kübit durum vektörü simülatörü üzerinde çalıştıklarını söyledi. Gördüğüm kadarıyla yerel bir simülatörün diğer yerel alternatiflerden rahatlıkla daha iyi performans göstermesi gerekiyor. Bonus olarak, zaten herkesin yapmak istemediği gibi verilerinizi İnternet üzerinden göndermek zorunda kalmayacaksınız.
Sonuç
MIMIQ-Circ'in, halka açık olmayan iki 1000'den fazla işlemci de dahil olmak üzere, bugün var olan her kuantum bilgisayarda çalıştırabileceğimiz her kuantum devresini simüle edebilmesi gerekiyor. Aslında MIMIQ-Circ'in bu işlemcilere göre iki önemli avantajı vardır:
- Gürültü yok. Üretimde sahip olmadığımız kuantum hata düzeltmesinin yokluğunda, MIMIQ-Circ'in niteliksel olarak 1000'den fazla işlemciden daha iyi olması gerekir.
- MIMIQ-Circ, hepsine kübit bağlantısına sahiptir. Her ne kadar 1000'den fazla işlemciden biri hepsine bağlantı potansiyeline sahip olsa da bu henüz doğrulanmadı, diğeri ise kesinlikle doğrulanmıyor.
MIMIQ-Circ'in stres testine odaklanmış olsam da, sonuçlarının yerel simülatörlerin sonuçlarıyla niteliksel olarak eşleştiğini yinelemek önemli. Diğer simülatörlerin çalışabileceği en küçük ölçeklerde MIMIQ-Circ'in çalıştığını doğrulamak kolaydır. Ve büyük ölçekte SWAP Testinin sonuçları umut verici. MIMIQ-Circ hızlı, doğru ve kendine has bir ligde görünüyor.
Brian N. Siegelwax bağımsız bir Kuantum Algoritma Tasarımcısı ve serbest yazardır. Kuantum Teknolojisinin İçinde. Kuantum hesaplama alanına, özellikle kuantum algoritmalarının tasarımına yaptığı katkılarla tanınıyor. Çok sayıda kuantum hesaplama çerçevesini, platformunu ve yardımcı programını değerlendirdi ve yazıları aracılığıyla içgörülerini ve bulgularını paylaştı. Siegelwax aynı zamanda bir yazardır ve “Zindanlar ve Qubitler” ve “Kendi Kuantum Maceranızı Seçin” gibi kitaplar yazmıştır. Medium'da düzenli olarak kuantum hesaplamayla ilgili çeşitli konular hakkında yazıyor. Çalışmaları kuantum hesaplamanın pratik uygulamalarını, kuantum hesaplama ürünlerinin incelemelerini ve kuantum hesaplama kavramları üzerine tartışmaları içermektedir.
- SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
- PlatoData.Network Dikey Üretken Yapay Zeka. Kendine güç ver. Buradan Erişin.
- PlatoAiStream. Web3 Zekası. Bilgi Genişletildi. Buradan Erişin.
- PlatoESG. karbon, temiz teknoloji, Enerji, Çevre, Güneş, Atık Yönetimi. Buradan Erişin.
- PlatoSağlık. Biyoteknoloji ve Klinik Araştırmalar Zekası. Buradan Erişin.
- Kaynak: https://www.insidequantumtechnology.com/news-archive/quantum-simulator-leap-looking-at-mimiq-circ-by-qperfect/
