BlueQubit تعلن تفوقًا في أخذ عينات الدارات العشوائية على شريحة IBM السحابية Nighthawk r2
تفيد ورقة أولية من BlueQubit بأخذ عينات من دارات عشوائية على 61 كيوبتًا من معالج ibm_phoenix لدى IBM خلال 19 ثانية، وهو ما يُقدّر أنه يستغرق نحو 110 أعوام على الحاسوب الفائق Frontier.
تُرجمت هذه الصفحة من الإنجليزية. أسماء الشركات والمنتجات وروابط المصادر لم تتغير. اقرأ النسخة الأصلية بالإنجليزية
أفاد باحثون في BlueQubit، مع مؤلفين مشاركين مرتبطين بـ EPFL وXPRIZE Foundation، بتحقيق تفوق حسابي كمومي في أخذ عينات الدارات العشوائية على معالج تجاري من IBM يمكن لأي شخص لديه وصول سحابي استخدامه. ووفقًا لورقتهم الأولية، أنتجت تجربة بـ61 كيوبتًا على شريحة IBM ibm_phoenix ذات الـ120 كيوبتًا، المبنية على معمارية Nighthawk r2 من الجيل الثاني، مجموعة من العينات خلال 19 ثانية، يُقدّر أن إعادة إنتاجها على الحاسوب الفائق Frontier تستغرق 110 أعوام.
ما الذي أُعلن
نُشرت الورقة Quantum computational advantage in random-circuit sampling on IBM superconducting quantum computers على arXiv، وغطّتها Quantum Computing Report في 28 أكتوبر. ويؤكد المؤلفون أن الدارات جُمّعت وشُغّلت عبر سير عمل Qiskit السحابي القياسي من دون أي معايرة خاصة بالمقياس. ويكتبون أنه، على حد علمهم، أول عرض من نوعه على معالج تجاري متاح على نطاق واسع يمكن لمعظم المستخدمين غير المتخصصين تكراره. وقد نُشرت الدارات والبرامج النصية والمجموعة الكاملة من مليون عينة على GitHub.
التفاصيل التقنية
يقوم أخذ عينات الدارات العشوائية على تشغيل طبقات من البوابات العشوائية ثم قراءة سلاسل البتات؛ والتحدي هو ما إذا كان الحاسوب الكلاسيكي قادرًا على إنتاج عينات بجودة مماثلة. اختار الفريق 61 كيوبتًا و102 مقرنًا على الشريحة ذات الشبكة المربعة استنادًا إلى أحدث بيانات المعايرة، ثم طبّق بوابات CZ الأصلية بنمط طوب رباعي الألوان.
قُدّرت الدقة بطريقتين مستقلتين، هما القياس المرآتي والقياس المجزأ للإنتروبيا المتقاطعة (XEB)، واتفقتا عند جميع الأعماق. وعند العمق المرجعي البالغ 36 دورة، الذي يضم 918 بوابة CZ، بلغت الدقة المقدّرة نحو 2.3 × 10⁻³. وهذا العمق هو النقطة التي تتوقف عندها تكلفة محاكاة شبكات الموترات لنظام بهذا الحجم عن الازدياد مع العمق. ووفقًا لنموذج التكلفة لدى المؤلفين، يتطلب إنتاج مليون سلسلة بتات كلاسيكيًا نحو 1.2 × 10²⁷ عملية آلية، أي ما يقارب 110 أعوام على Frontier. واستهلكت التجربة كلها نحو 11 دقيقة من وقت المعالج.
وتقيس الورقة أيضًا التقدم بين أجيال شرائح IBM: فقد ارتفعت الدقة لكل دورة من 0.836 على جهاز Nighthawk r1 من الجيل الأول (ibm_miami) إلى 0.872 على r2، وهو فارق يتجاوز رتبة عشرية كاملة في الدارات العميقة. واختبر المؤلفون هجمات «القطع» التي تحاول تزييف نتيجة XEB بتقسيم الدارة إلى أجزاء، ووجدوا أن أيًّا منها لم يبلغ النتيجة التجريبية عند 36 دورة؛ وجاء أقواها أقل بنحو عشرة أضعاف.
لماذا يهم ذلك
لأن التجربة أُجريت عبر وصول سحابي عادي، ولأن الدارات والبيانات والشيفرة متاحة للعامة، يمكن لمستخدمين آخرين محاولة إعادة إنتاجها بدلًا من قبول الادعاء على علّاته. كما يقدم العمل مقياسًا ملموسًا لمدى تحسّن العتاد فائق التوصيل لدى IBM بين جيلين من الشرائح.
ما الذي يجب ترقّبه
يحرص المؤلفون على توضيح حدود ادعائهم. فتقديرهم الكلاسيكي يفترض ذاكرة غير محدودة وانقباضات لسعة واحدة، ويشيرون إلى أن الطرق التقريبية ومتعددة السعات والتقطيع (slicing) وحالات حاصل ضرب المصفوفات قد تخفض التكاليف الكلاسيكية، كما حدث مع تجارب تفوق سابقة. والعمل نسخة أولية، لذا ستكون الاختبارات التالية مراجعة الأقران ومحاولات مجموعات المحاكاة الكلاسيكية لتضييق الفجوة.
المصادر
تستند الحقائق الواردة في هذه الصفحة إلى المصادر أدناه، كما جمعها DesignQuantum.
- Quantum computational advantage in random-circuit sampling on IBM superconducting quantum computers (arXiv preprint) arxiv.org
- rcs-nighthawk: circuits, data and code (GitHub) github.com
- BlueQubit Benchmarks Quantum Computational Advantage in Random-Circuit Sampling on IBM Nighthawk r2 Hardware (Quantum Computing Report) quantumcomputingreport.com