BlueQubit อ้างความได้เปรียบด้าน random-circuit sampling บนชิป Nighthawk r2 บนคลาวด์ของ IBM

นักวิจัยของ BlueQubit ร่วมกับผู้เขียนร่วมจาก EPFL และ XPRIZE Foundation รายงานความได้เปรียบเชิงคำนวณของควอนตัมในงาน random-circuit sampling บนโปรเซสเซอร์เชิงพาณิชย์ของ IBM ที่ใครก็ตามที่มีสิทธิ์เข้าถึงคลาวด์สามารถใช้ได้ ตามพรีปรินต์ของพวกเขา การทดลอง 61 คิวบิตบนชิป ibm_phoenix ขนาด 120 คิวบิตของ IBM ซึ่งสร้างบนสถาปัตยกรรม Nighthawk r2 รุ่นที่สอง ได้สร้างชุดตัวอย่างภายใน 19 วินาที ซึ่งประเมินว่าจะต้องใช้เวลา 110 ปีในการสร้างซ้ำบนซูเปอร์คอมพิวเตอร์ Frontier

สิ่งที่ประกาศ

บทความ Quantum computational advantage in random-circuit sampling on IBM superconducting quantum computers เผยแพร่บน arXiv และ Quantum Computing Report รายงานข่าวนี้เมื่อวันที่ 28 ตุลาคม ผู้เขียนเน้นว่าวงจรถูกคอมไพล์และรันผ่านเวิร์กโฟลว์คลาวด์มาตรฐานของ Qiskit โดยไม่มีการปรับเทียบพิเศษสำหรับเบนช์มาร์ก พวกเขาเขียนว่าเท่าที่ทราบ นี่เป็นการสาธิตลักษณะนี้ครั้งแรกบนโปรเซสเซอร์เชิงพาณิชย์ที่เข้าถึงได้อย่างกว้างขวาง ซึ่งผู้ใช้ที่ไม่ใช่ผู้เชี่ยวชาญส่วนใหญ่สามารถทำซ้ำได้ วงจร สคริปต์ และชุดตัวอย่างครบหนึ่งล้านตัวอย่างได้เผยแพร่บน GitHub

รายละเอียดทางเทคนิค

random-circuit sampling คือการรันชั้นของเกตแบบสุ่มแล้วอ่านค่าบิตสตริง โจทย์ท้าทายคือคอมพิวเตอร์คลาสสิกจะสร้างตัวอย่างที่มีคุณภาพเทียบเคียงได้หรือไม่ ทีมเลือกคิวบิต 61 ตัวและคัปเปลอร์ 102 ตัวบนชิปแลตทิซสี่เหลี่ยมโดยอิงจากข้อมูลการปรับเทียบล่าสุด และใช้เกต CZ ดั้งเดิมในรูปแบบอิฐสี่สี

รับจดหมายข่าว DesignQuantum

ข่าวและบทความอธิบายด้านควอนตัมคอมพิวติงฟรี ทุกข้อความอ้างอิงมีลิงก์ไปยังแหล่งที่มา เลือกรับรายวัน รายสัปดาห์ หรือรายเดือน

Website

อีเมล ความถี่รายวันรายสัปดาห์รายเดือน ภาษาEnglishEspañol简体中文हिन्दीالعربيةPortuguês (Brasil)FrançaisDeutsch日本語Русский한국어Bahasa IndonesiaTürkçeItalianoTiếng ViệtPolskiNederlandsไทยفارسیУкраїнськаবাংলাاردوKiswahiliBahasa Melayuעברית สมัครรับฟรี

ฟรี ยกเลิกการรับได้ทุกเมื่อด้วยคลิกเดียว นโยบายความเป็นส่วนตัว

ฟิเดลิตีถูกประเมินด้วยสองวิธีที่เป็นอิสระต่อกัน คือ mirror benchmarking และ patched cross-entropy benchmarking (XEB) ซึ่งให้ผลตรงกันในทุกความลึก ที่ความลึกอ้างอิง 36 รอบซึ่งมีเกต CZ 918 ตัว ฟิเดลิตีที่ประเมินได้อยู่ที่ประมาณ 2.3 × 10⁻³ นี่คือความลึกที่ต้นทุนการจำลองด้วยเทนเซอร์เน็ตเวิร์กสำหรับระบบขนาดนี้หยุดเพิ่มขึ้นตามความลึก แบบจำลองต้นทุนของผู้เขียนระบุว่าการสร้างบิตสตริงหนึ่งล้านชุดด้วยวิธีคลาสสิกต้องใช้การดำเนินการของเครื่องราว 1.2 × 10²⁷ ครั้ง หรือราว 110 ปีบน Frontier การทดลองทั้งหมดใช้เวลาโปรเซสเซอร์ประมาณ 11 นาที

บทความยังวัดความก้าวหน้าระหว่างรุ่นชิปของ IBM ด้วย ฟิเดลิตีต่อรอบเพิ่มจาก 0.836 บนอุปกรณ์ Nighthawk r1 รุ่นแรก (ibm_miami) เป็น 0.872 บน r2 ซึ่งต่างกันมากกว่าหนึ่งอันดับขนาดในวงจรที่ลึก ผู้เขียนทดสอบการโจมตีแบบ "ตัด" ที่พยายามเลียนแบบคะแนน XEB โดยแบ่งวงจรเป็นชิ้น ๆ และพบว่าที่ 36 รอบไม่มีวิธีใดเทียบคะแนนการทดลองได้ วิธีที่แข็งแกร่งที่สุดยังตามหลังราวสิบเท่า

ทำไมจึงสำคัญ

เนื่องจากการทดลองนี้รันผ่านการเข้าถึงคลาวด์ทั่วไป และวงจร ข้อมูล และโค้ดเปิดเผยต่อสาธารณะ ผู้ใช้คนอื่นจึงสามารถพยายามทำซ้ำได้แทนที่จะเชื่อตามคำอ้าง งานนี้ยังแสดงให้เห็นอย่างเป็นรูปธรรมว่าฮาร์ดแวร์ตัวนำยวดยิ่งของ IBM พัฒนาขึ้นมากเพียงใดระหว่างชิปสองรุ่น

สิ่งที่ต้องติดตาม

ผู้เขียนระบุข้อจำกัดของคำอ้างอย่างระมัดระวัง การประเมินฝั่งคลาสสิกของพวกเขาสมมติหน่วยความจำไม่จำกัดและการหดแบบแอมพลิจูดเดียว และพวกเขาชี้ว่าวิธีประมาณ วิธีหลายแอมพลิจูด slicing และ matrix product states อาจลดต้นทุนฝั่งคลาสสิกได้ เช่นเดียวกับที่เคยเกิดขึ้นกับการทดลองความได้เปรียบก่อนหน้า งานนี้เป็นพรีปรินต์ บททดสอบต่อไปจึงเป็นการพิจารณาโดยผู้ทรงคุณวุฒิ และความพยายามของกลุ่มจำลองแบบคลาสสิกที่จะลดช่องว่าง