BlueQubit mengklaim keunggulan random-circuit sampling pada chip cloud IBM Nighthawk r2
Preprint BlueQubit melaporkan random-circuit sampling pada 61 qubit prosesor ibm_phoenix milik IBM dalam 19 detik, yang diperkirakan butuh sekitar 110 tahun di superkomputer Frontier.
Halaman ini diterjemahkan dari bahasa Inggris. Nama perusahaan dan produk serta tautan sumber tidak diubah. Baca versi asli dalam bahasa Inggris
Peneliti di BlueQubit, bersama rekan penulis yang berafiliasi dengan EPFL dan XPRIZE Foundation, melaporkan keunggulan komputasi kuantum dalam random-circuit sampling pada prosesor IBM komersial yang dapat dipakai siapa saja dengan akses cloud. Menurut preprint mereka, eksperimen 61 qubit pada chip ibm_phoenix 120 qubit milik IBM, yang dibangun di atas arsitektur Nighthawk r2 generasi kedua, menghasilkan sekumpulan sampel dalam 19 detik yang diperkirakan butuh 110 tahun untuk direproduksi di superkomputer Frontier.
Apa yang diumumkan
Makalah Quantum computational advantage in random-circuit sampling on IBM superconducting quantum computers terbit di arXiv dan diliput Quantum Computing Report pada 28 Oktober. Para penulis menekankan bahwa sirkuit dikompilasi dan dijalankan melalui alur kerja cloud Qiskit standar tanpa kalibrasi khusus untuk benchmark. Sepengetahuan mereka, tulis mereka, ini adalah demonstrasi pertama semacam itu pada prosesor komersial yang tersedia luas dan dapat diulang oleh sebagian besar pengguna non-spesialis. Sirkuit, skrip, dan set lengkap satu juta sampel telah dirilis di GitHub.
Detail teknis
Random-circuit sampling menjalankan lapisan gerbang acak lalu membaca string bit; tantangannya adalah apakah komputer klasik dapat menghasilkan sampel dengan kualitas sebanding. Tim memilih 61 qubit dan 102 coupler pada chip berkisi persegi berdasarkan data kalibrasi terbaru, lalu menerapkan gerbang CZ native dalam pola bata empat warna.
Fidelitas diperkirakan dengan dua metode independen, mirror benchmarking dan patched cross-entropy benchmarking (XEB), yang saling sepakat di semua kedalaman. Pada kedalaman acuan 36 siklus, berisi 918 gerbang CZ, fidelitas yang diperkirakan sekitar 2,3 × 10⁻³. Kedalaman itu adalah titik di mana biaya simulasi jaringan tensor untuk sistem sebesar ini berhenti tumbuh seiring kedalaman. Menurut model biaya penulis, menghasilkan satu juta string bit secara klasik membutuhkan sekitar 1,2 × 10²⁷ operasi mesin, kira-kira 110 tahun di Frontier. Seluruh eksperimen memakai sekitar 11 menit waktu prosesor.
Makalah ini juga mengukur kemajuan antargenerasi chip IBM: fidelitas per siklus naik dari 0,836 pada perangkat Nighthawk r1 generasi pertama (ibm_miami) menjadi 0,872 pada r2, yang pada sirkuit dalam berarti lebih dari satu orde besaran. Penulis menguji serangan "pemutusan" yang mencoba memalsukan skor XEB dengan memecah sirkuit menjadi bagian-bagian, dan mendapati tidak ada yang mencapai skor eksperimen pada 36 siklus; yang terkuat kurang sekitar sepuluh kali lipat.
Mengapa ini penting
Karena eksperimen dijalankan melalui akses cloud biasa dan sirkuit, data, serta kodenya bersifat publik, pengguna lain dapat mencoba mereproduksinya alih-alih menerima klaim begitu saja. Karya ini juga memberi ukuran nyata seberapa jauh perangkat keras superkonduktor IBM membaik antara dua generasi chip.
Yang perlu diperhatikan
Para penulis berhati-hati menyebut batas klaim mereka. Estimasi klasik mereka mengasumsikan memori tak terbatas dan kontraksi amplitudo tunggal, dan mereka mencatat bahwa metode aproksimasi, multi-amplitudo, slicing, dan matrix product states dapat menurunkan biaya klasik, seperti yang terjadi pada eksperimen keunggulan sebelumnya. Karya ini masih preprint, sehingga ujian berikutnya adalah tinjauan sejawat dan upaya kelompok simulasi klasik untuk mempersempit selisihnya.
Sumber
Fakta di halaman ini berasal dari sumber-sumber di bawah ini, yang dihimpun oleh 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