BlueQubit का IBM की क्लाउड Nighthawk r2 चिप पर रैंडम-सर्किट सैंपलिंग में श्रेष्ठता का दावा

BlueQubit के शोधकर्ताओं ने EPFL और XPRIZE Foundation से जुड़े सह-लेखकों के साथ मिलकर एक व्यावसायिक IBM प्रोसेसर पर रैंडम-सर्किट सैंपलिंग में क्वांटम कम्प्यूटेशनल श्रेष्ठता की जानकारी दी है, जिसे क्लाउड एक्सेस वाला कोई भी व्यक्ति इस्तेमाल कर सकता है। उनके प्रीप्रिंट के अनुसार दूसरी पीढ़ी के Nighthawk r2 आर्किटेक्चर पर बनी IBM की 120-क्यूबिट ibm_phoenix चिप पर 61-क्यूबिट प्रयोग ने 19 सेकंड में नमूनों का एक समूह तैयार किया, जिसे Frontier सुपरकंप्यूटर पर दोबारा बनाने में अनुमानतः 110 साल लगेंगे।

क्या घोषित किया गया

शोधपत्र Quantum computational advantage in random-circuit sampling on IBM superconducting quantum computers arXiv पर प्रकाशित हुआ और 28 अक्टूबर को Quantum Computing Report ने इसकी खबर दी। लेखक ज़ोर देते हैं कि सर्किटों को बेंचमार्क के लिए किसी विशेष कैलिब्रेशन के बिना मानक Qiskit क्लाउड वर्कफ़्लो के ज़रिए कंपाइल और चलाया गया। वे लिखते हैं कि उनकी जानकारी में यह किसी व्यावसायिक और व्यापक रूप से उपलब्ध प्रोसेसर पर अपनी तरह का पहला प्रदर्शन है, जिसे अधिकांश गैर-विशेषज्ञ उपयोगकर्ता दोहरा सकते हैं। सर्किट, स्क्रिप्ट और दस लाख नमूनों का पूरा समूह GitHub पर जारी किया गया है।

तकनीकी विवरण

रैंडम-सर्किट सैंपलिंग में यादृच्छिक गेटों की परतें चलाकर बिटस्ट्रिंग पढ़ी जाती हैं; चुनौती यह है कि क्या कोई शास्त्रीय कंप्यूटर तुलनीय गुणवत्ता के नमूने बना सकता है। टीम ने नवीनतम कैलिब्रेशन डेटा के आधार पर वर्ग-जालक चिप पर 61 क्यूबिट और 102 कपलर चुने, और मूल CZ गेटों को चार-रंगों वाले ईंट-पैटर्न में लागू किया।

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फ़िडेलिटी का अनुमान दो स्वतंत्र विधियों, मिरर बेंचमार्किंग और पैच्ड क्रॉस-एंट्रॉपी बेंचमार्किंग (XEB), से लगाया गया, और दोनों सभी गहराइयों पर सहमत रहीं। 918 CZ गेटों वाली 36-चक्र की संदर्भ गहराई पर अनुमानित फ़िडेलिटी लगभग 2.3 × 10⁻³ थी। यही वह गहराई है जहाँ इस आकार के सिस्टम के लिए टेंसर-नेटवर्क सिमुलेशन की लागत गहराई के साथ बढ़ना बंद कर देती है। लेखकों के लागत मॉडल के अनुसार दस लाख बिटस्ट्रिंग को शास्त्रीय रूप से बनाने के लिए लगभग 1.2 × 10²⁷ मशीन ऑपरेशन चाहिए, यानी Frontier पर मोटे तौर पर 110 साल। पूरे प्रयोग में लगभग 11 मिनट का प्रोसेसर समय लगा।

शोधपत्र IBM की चिप पीढ़ियों के बीच प्रगति को भी मापता है: प्रति-चक्र फ़िडेलिटी पहली पीढ़ी के Nighthawk r1 उपकरण (ibm_miami) पर 0.836 से बढ़कर r2 पर 0.872 हो गई, जो गहरे सर्किटों पर एक कोटि से अधिक का अंतर बनता है। लेखकों ने "काटने" वाले हमलों का परीक्षण किया, जो सर्किट को टुकड़ों में बाँटकर XEB स्कोर की नकल करने की कोशिश करते हैं, और पाया कि 36 चक्रों पर कोई भी प्रयोगात्मक स्कोर तक नहीं पहुँचा; सबसे मज़बूत हमला भी लगभग दस गुना पीछे रहा।

यह क्यों मायने रखता है

क्योंकि प्रयोग साधारण क्लाउड एक्सेस से किया गया और सर्किट, डेटा व कोड सार्वजनिक हैं, अन्य उपयोगकर्ता दावे को आँख मूँदकर मानने के बजाय उसे दोहराने की कोशिश कर सकते हैं। यह काम यह भी ठोस रूप से दिखाता है कि IBM का सुपरकंडक्टिंग हार्डवेयर दो चिप पीढ़ियों के बीच कितना बेहतर हुआ।

आगे किस पर नज़र रखें

लेखक अपने दावे की सीमाएँ सावधानी से बताते हैं। उनका शास्त्रीय अनुमान असीमित मेमोरी और एकल-आयाम संकुचन मानता है, और वे ध्यान दिलाते हैं कि सन्निकट विधियाँ, बहु-आयाम विधियाँ, slicing और मैट्रिक्स प्रोडक्ट स्टेट्स शास्त्रीय लागत घटा सकती हैं, जैसा पिछले श्रेष्ठता प्रयोगों के साथ हुआ है। यह काम प्रीप्रिंट है, इसलिए अगली परीक्षाएँ सहकर्मी समीक्षा और शास्त्रीय सिमुलेशन समूहों द्वारा अंतर कम करने के प्रयास होंगी।