Google открыла конкурс на Kaggle с призовым фондом $150,000 по сжатию квантовых схем с помощью ИИ

Google Quantum AI запустила конкурс на Kaggle с общим призовым фондом $150,000, цель которого — с помощью ИИ уменьшить квантовые схемы, необходимые для практических приложений. Согласно объявлению Google, конкурс сосредоточен на сокращении числа кубитов и вентилей в эталонных схемах, связанных с термоядерной энергетикой, комбинаторной оптимизацией и химией, при сохранении порогов верификации по точности.

Что было объявлено

Участникам предлагается представить улучшенные версии эталонных схем и автономных верификаторов, выпущенных по лицензии Apache 2.0. Оценка основана на снижении потребления ресурсов: участники должны пройти верификатор для конкретной задачи, одновременно уменьшив метрику стоимости, вычисляемую на основе числа вентилей и кубитов.

Google заявила, что инициатива нацелена на одно из ключевых ограничений отказоустойчивых квантовых вычислений. Даже если аппаратное обеспечение продолжит совершенствоваться, многие полезные алгоритмы по-прежнему требуют слишком много ресурсов. Сокращение размера схемы уменьшает не только прямые алгоритмические затраты, но и накладные расходы, необходимые для квантовой коррекции ошибок.

Подпишитесь на рассылку DesignQuantum

Бесплатные новости и объясняющие материалы о квантовых вычислениях, каждое утверждение со ссылкой на источник. Ежедневно, еженедельно или ежемесячно, на ваш выбор.

Website

Адрес электронной почты ЧастотаЕжедневноЕженедельноЕжемесячно ЯзыкEnglishEspañol简体中文हिन्दीالعربيةPortuguês (Brasil)FrançaisDeutsch日本語Русский한국어Bahasa IndonesiaTürkçeItalianoTiếng ViệtPolskiNederlandsไทยفارسیУкраїнськаবাংলাاردوKiswahiliBahasa Melayuעברית Подписаться бесплатно

Бесплатно. Отписаться можно в любой момент одним щелчком. Политика конфиденциальности

Структура призов включает $50,000 за первое место, $25,000 за второе, $10,000 за третье и три награды по $5,000 за места с четвёртого по шестое. Google также выделила $50,000 на дополнительные призы, включая промежуточный приз в $10,000 в середине конкурса и приз “Longest Leader Prize” в $10,000. Промежуточный приз присуждается по наивысшему результату в публичной таблице лидеров в 11:59 PM UTC 20 ноября, а приз за самое долгое лидерство действует до 4 января 2027 года.

Технические детали

Конкурс построен вокруг kickmix — библиотеки с открытым исходным кодом на C++20 и Python, входящей в проект Google Qualtran. В GitHub-репозитории Qualtran она описывается как библиотека Python для представления и анализа отказоустойчивых квантовых алгоритмов.

В сопроводительной статье Google, опубликованной на arXiv, этот подход описывается как использование классически верифицируемой структуры для поддержки компиляции с помощью ИИ. Согласно arXiv, статья была подана 16 октября и пересмотрена 21 октября.

Схемы kickmix состоят из обратимой классической логики, фазовых операций и обратных вычислений на основе измерений. По словам Google, такая структура позволяет классическому компьютеру эффективно проверять схемы-кандидаты с помощью рандомизированного фазз-тестирования, а не полного моделирования общего квантового состояния. Компания утверждает, что это позволяет с высокой степенью уверенности установить приближённую корректность, хотя и не доказывает точную эквивалентность.

Google также утверждает, что kickmix может проверять схемы со скоростью 60 миллиардов вентилей в секунду на одном ядре CPU. Эта цифра относится к скорости обычной верификации, а не к выполнению на квантовом оборудовании.

Три эталонные задачи

Конкурс сосредоточен на трёх узких местах в более крупных квантовых алгоритмах.

Для термоядерной энергетики задача состоит в реализации фазы, пропорциональной 1/√x, по входным данным о квадрате расстояния — это подпрограмма, связанная с моделированием оператора Кулона, важного для проектирования мишеней инерциального термоядерного синтеза.

Для оптимизации эталонной задачей является декодер Reed-Solomon в суперпозиции, который, по словам Google, представляет собой основное арифметическое узкое место в алгоритме Decoded Quantum Interferometry для задачи Optimal Polynomial Intersection.

Для химии участникам предлагается совместно спроектировать точную факторизацию и компактные схемы загрузки параметров для рабочего процесса моделирования, связанного с FeMoCo. Google заявляет, что этот эталон связан с недавним алгоритмом моделирования железо-молибденового кластера, участвующего в фиксации азота.

Почему это важно

Это попытка со стороны программного обеспечения снизить аппаратный порог для полезных квантовых приложений. Вместо того чтобы ждать только появления более крупных процессоров, Google пытается автоматизировать сжатие схем для подпрограмм, которые доминируют в оценках ресурсов для отказоустойчивых вычислений.

Google сообщила, что внутренние эксперименты с её моделями Gemini уже позволили найти улучшения по всем трём эталонам сверх схем, о которых сообщалось ранее. Компания опубликовала хэши этих внутренних схем в своей рукописи и заявила, что планирует раскрыть их после конкурса.

На что обратить внимание

Ключевой вопрос в том, смогут ли внешние команды создать существенно меньшие схемы, оставаясь в пределах заданных границ верификации. Не менее важно и то, окажется ли фреймворк kickmix от Google достаточно универсальным, чтобы охватить и другие дорогостоящие подпрограммы в отказоустойчивых алгоритмах, помимо трёх эталонов, выбранных для этого конкурса.