BlueQubit טוענת לעליונות בדגימת מעגלים אקראיים על שבב הענן Nighthawk r2 של IBM

חוקרים ב-BlueQubit, יחד עם מחברים שותפים המזוהים עם EPFL ו-XPRIZE Foundation, מדווחים על עליונות חישובית קוונטית בדגימת מעגלים אקראיים על מעבד מסחרי של IBM שכל מי שיש לו גישה לענן יכול להשתמש בו. לפי טיוטת המאמר, ניסוי של 61 קיוביטים על שבב ibm_phoenix של IBM בעל 120 קיוביטים, המבוסס על ארכיטקטורת Nighthawk r2 מהדור השני, הפיק ב-19 שניות סט דגימות ששחזורו במחשב העל Frontier היה אורך לפי ההערכה 110 שנים.

מה הוכרז

המאמר Quantum computational advantage in random-circuit sampling on IBM superconducting quantum computers פורסם ב-arXiv וסוקר ב-Quantum Computing Report ב-28 באוקטובר. המחברים מדגישים שהמעגלים הודרו והורצו דרך תהליך העבודה הסטנדרטי של Qiskit בענן, ללא כיול ייעודי למדד. למיטב ידיעתם, הם כותבים, זו ההדגמה הראשונה מסוגה על מעבד מסחרי וזמין לציבור הרחב שרוב המשתמשים שאינם מומחים יכולים לחזור עליה. המעגלים, הסקריפטים והסט המלא של מיליון דגימות פורסמו ב-GitHub.

הפרטים הטכניים

דגימת מעגלים אקראיים מריצה שכבות של שערים אקראיים וקוראת מחרוזות ביטים; האתגר הוא האם מחשב קלאסי יכול להפיק דגימות באיכות דומה. הצוות בחר 61 קיוביטים ו-102 מצמדים על השבב בעל הסריג הריבועי לפי נתוני הכיול העדכניים, והפעיל שערי CZ טבעיים בדפוס לבנים בארבעה צבעים.

הירשמו לניוזלטר של DesignQuantum

חדשות ומאמרי הסבר בחינם על מחשוב קוונטי, עם קישור למקור לכל טענה. בחרו יומי, שבועי או חודשי.

Website

כתובת אימייל תדירותיומישבועיחודשי שפהEnglishEspañol简体中文हिन्दीالعربيةPortuguês (Brasil)FrançaisDeutsch日本語Русский한국어Bahasa IndonesiaTürkçeItalianoTiếng ViệtPolskiNederlandsไทยفارسیУкраїнськаবাংলাاردوKiswahiliBahasa Melayuעברית הרשמה בחינם

בחינם. אפשר לבטל את המינוי בלחיצה אחת בכל עת. מדיניות פרטיות

הנאמנות הוערכה בשתי שיטות בלתי תלויות, mirror benchmarking ו-patched cross-entropy benchmarking ‏(XEB), והשתיים הסכימו בכל העומקים. בעומק הייחוס של 36 מחזורים, הכולל 918 שערי CZ, הנאמנות המוערכת הייתה כ-2.3 × 10⁻³. זהו העומק שבו עלות סימולציית רשתות הטנזורים למערכת בגודל זה מפסיקה לגדול עם העומק. לפי מודל העלות של המחברים, הפקה קלאסית של מיליון מחרוזות ביטים דורשת כ-1.2 × 10²⁷ פעולות מכונה, כלומר בערך 110 שנים ב-Frontier. הניסוי כולו צרך כ-11 דקות של זמן מעבד.

המאמר מודד גם את ההתקדמות בין דורות השבבים של IBM: הנאמנות למחזור עלתה מ-0.836 בהתקן Nighthawk r1 מהדור הראשון (ibm_miami) ל-0.872 ב-r2, פער של יותר מסדר גודל במעגלים עמוקים. המחברים בחנו מתקפות "חיתוך" שמנסות לזייף את ציון ה-XEB על ידי פיצול המעגל לחלקים, ומצאו שאף אחת לא הגיעה לציון הניסויי ב-36 מחזורים; החזקה שבהן פיגרה בערך פי עשרה.

למה זה חשוב

מכיוון שהניסוי הורץ דרך גישה רגילה לענן, והמעגלים, הנתונים והקוד פומביים, משתמשים אחרים יכולים לנסות לשחזר אותו במקום לקבל את הטענה כמות שהיא. העבודה גם מספקת מדד מוחשי לשיפור בחומרה המוליכה-העל של IBM בין שני דורות של שבבים.

על מה כדאי לעקוב

המחברים מקפידים לציין את גבולות טענתם. ההערכה הקלאסית שלהם מניחה זיכרון בלתי מוגבל וכיווצים של אמפליטודה יחידה, והם מציינים ששיטות מקורבות, שיטות מרובות אמפליטודות, slicing ומצבי מכפלת מטריצות עשויים להוזיל את העלויות הקלאסיות, כפי שקרה בניסויי עליונות קודמים. העבודה היא טיוטה, כך שהמבחנים הבאים יהיו ביקורת עמיתים וניסיונות של קבוצות סימולציה קלאסית לצמצם את הפער.