BlueQubit заявляє про перевагу в семплюванні випадкових схем на хмарному чипі IBM Nighthawk r2

Дослідники BlueQubit разом зі співавторами, пов'язаними з EPFL та XPRIZE Foundation, повідомляють про обчислювальну квантову перевагу в семплюванні випадкових схем на комерційному процесорі IBM, яким може скористатися будь-хто з хмарним доступом. Згідно з препринтом, 61-кубітний експеримент на 120-кубітному чипі IBM ibm_phoenix, побудованому на архітектурі Nighthawk r2 другого покоління, за 19 секунд дав набір вибірок, відтворення якого на суперкомп'ютері Frontier забрало б, за оцінкою, 110 років.

Що оголошено

Статтю Quantum computational advantage in random-circuit sampling on IBM superconducting quantum computers опубліковано на arXiv, а 28 жовтня про неї написав Quantum Computing Report. Автори наголошують, що схеми компілювалися й запускалися через стандартний хмарний процес Qiskit без жодного калібрування під бенчмарк. Наскільки їм відомо, пишуть вони, це перша така демонстрація на комерційному й широко доступному процесорі, яку могла б повторити більшість користувачів-неспеціалістів. Схеми, скрипти та повний набір з мільйона вибірок опубліковано на GitHub.

Технічні подробиці

У семплюванні випадкових схем виконуються шари випадкових вентилів, а машина видає бітові рядки; завдання для класичного комп'ютера — отримати вибірки порівнянної якості. Команда обрала 61 кубіт і 102 елементи зв'язку на чипі з квадратною ґраткою за останніми калібрувальними даними та застосувала нативні вентилі CZ за чотириколірною «цегляною» схемою.

Підпишіться на розсилку DesignQuantum

Безкоштовні новини та пояснювальні матеріали про квантові обчислення, кожне твердження з посиланням на джерело. Щодня, щотижня або щомісяця, на ваш вибір.

Website

Адреса електронної пошти ЧастотаЩодняЩотижняЩомісяця МоваEnglishEspañol简体中文हिन्दीالعربيةPortuguês (Brasil)FrançaisDeutsch日本語Русский한국어Bahasa IndonesiaTürkçeItalianoTiếng ViệtPolskiNederlandsไทยفارسیУкраїнськаবাংলাاردوKiswahiliBahasa Melayuעברית Підписатися безкоштовно

Безкоштовно. Відписатися можна будь-коли одним клацанням. Політика конфіденційності

Точність оцінювали двома незалежними способами — дзеркальним бенчмаркінгом і бенчмаркінгом перехресної ентропії (XEB) за фрагментами, — і методи узгоджувалися на всіх глибинах. На опорній глибині 36 циклів, що містить 918 вентилів CZ, оцінена точність становила близько 2,3 × 10⁻³. Саме на цій глибині вартість тензорно-мережевого моделювання для системи такого розміру перестає зростати з глибиною. За моделлю витрат авторів, класичне отримання мільйона бітових рядків потребувало б близько 1,2 × 10²⁷ машинних операцій — приблизно 110 років на Frontier. Увесь експеримент зайняв близько 11 хвилин процесорного часу.

Стаття також вимірює прогрес між поколіннями чипів IBM: точність на цикл зросла з 0,836 на пристрої Nighthawk r1 першого покоління (ibm_miami) до 0,872 на r2, що на глибоких схемах дає більш ніж порядок величини. Автори перевірили атаки «розрізання», які намагаються підробити показник XEB, розбиваючи схему на частини, і встановили, що жодна не досягла експериментального значення на 36 циклах; найсильніша відставала приблизно вдесятеро.

Чому це важливо

Оскільки експеримент проводився через звичайний хмарний доступ, а схеми, дані й код відкриті, інші користувачі можуть спробувати його відтворити, а не приймати твердження на віру. Робота також дає наочну міру того, наскільки покращилося надпровідникове обладнання IBM між двома поколіннями чипів.

На що звернути увагу

Автори обережно окреслюють межі свого твердження. Їхня класична оцінка припускає необмежену пам'ять і згортки окремих амплітуд, і вони зазначають, що наближені, багатоамплітудні методи, слайсинг і стани матричного добутку можуть знизити класичні витрати, як це вже траплялося з попередніми експериментами з переваги. Робота є препринтом, тож наступними перевірками стануть рецензування та спроби груп класичного моделювання скоротити розрив.