E.ON, Qoro і NQCC розділили мережеву задачу на 1710 кубітів між процесорами IBM Heron

Енергетична компанія E.ON, британський програмний стартап Qoro Quantum і Національний центр квантових обчислень Великої Британії (NQCC) показали, як оптимізаційну задачу, що потребує 1710 кубітів, можна розбити на частини, достатньо малі для нинішніх процесорів IBM, і виконувати їх паралельно. Роботу описано в препринті Scaling Quantum Optimization to the Thousand-Qubit Scale with Distributed Quantum Sampling, серед авторів якого — співзасновники Qoro Ден Голм і Стівен ДіАдамо.

Що оголошено

Команда взялася за мінімальний розклад Біркгофа, мета якого — подати попит у мережі як розріджену зважену суму паросполучень, тобто наборів ребер без спільних вершин. У статті як застосування названо планування роботи мережі й торгівлю енергією. Тестовим випадком став PEGASE-1354 — бенчмарк, що моделює передавальну мережу з 1354 вузлами і 1710 лініями; за прямого кодування кожна лінія стає кубітом.

За даними Quantum Computing Report, проєкт виконувався в межах програми SparQ NQCC, що підтримує пілотні проєкти квантових застосувань, під технічним наглядом STFC Hartree Centre.

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

Технічні деталі

Конвеєр поєднує одношарову вибірку QAOA з класичним оптимізатором Extended Fully-Corrective Frank-Wolfe. Спектральне розбиття графа ділить задачу на підзадачі; QCR повідомляє про 41 підграф, кожен щонайбільше з 50 кубітів, що запускалися на 156-кубітних процесорах IBM Heron. Вибірки з частин об’єднуються, а класичний жадібний крок виправлення видаляє конфліктні ребра, щоб кожен кандидат був допустимим паросполученням.

«Просторове пакування схем» — запуск кількох незалежних схем поруч на одному чипі — скоротило час виконання на обладнанні приблизно втричі, йдеться у статті. QCR повідомляє, що чотири незалежні схеми загальним обсягом 144 кубіти розмістили на одному 156-кубітному пристрої. На бенчмарку виправлені вибірки QAOA, за словами авторів, дали меншу залишкову помилку розкладу, ніж імітація відпалу та рівномірна випадкова вибірка.

Автори також перевірили, чи справді квантовий крок виконує корисну роботу. Зменшення розбиттів до 20 кубітів погіршило збіжність, а в симуляціях на матричних добутках станів, які, за даними QCR, проводилися на рушії Maestro від Qoro, усічення квантових кореляцій знижувало якість кандидатів. На їхню думку, це свідчить на користь збереження суттєвої квантової задачі вибірки в кожному розбитті зі зростанням задач.

Чому це важливо

Багато оптимізаційних задач масштабу енергокомпаній значно перевищують можливості будь-якого окремого квантового процесора. Дослідження пропонує конкретний рецепт — розбити, упакувати, виправити — для запуску на сучасному обладнанні задач з обмеженнями і тисячами змінних, а також бенчмарк на основі реальної моделі європейської мережі.

На що звернути увагу

Перевершити імітацію відпалу з тим самим кроком виправлення — не те саме, що перевершити найкращі класичні розв’язувачі, і стаття не заявляє про квантову перевагу. QCR зазначає, що зв’язність мережі вимагала щільної маршрутизації кубітів: двокубітна глибина сягала 169 навіть на частинах по 50 кубітів, тож апаратний шум залишається обмежувальним чинником.